サブナノ秒パルス放電プラズマによる省エネルギー型気相化学反応炉の形成

利用亚纳秒脉冲放电等离子体形成节能气相化学反应器

• 批准号: 10J02548
• 负责人: 松本 宇生
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: Kumamoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J02548/
• 关键词: ナノ秒パルス; 放電; プラズマ; パルスパワー; サブナノ秒パルス; 窒素酸化物; オゾン; パルスパワー電源; NO除去; 5ns; 2ns

本研究課題は,これまで我々の研究室で用いられてきた極短パルス電圧形成技術を用いて,更なる急峻な電圧の立ち上がりとサブナノ秒オーダーの出力パルス電圧を発生させる「サブナノ秒パルス電源」を開発することを目的としている。本研究課題が実現した場合には,既存の放電プラズマ形成技術と比較して,省エネルギーで,より化学的活性度の高い放電プラズマを形成することが可能となり,これまでエネルギー効率の悪さから実用化が困難とされていた様々なプラズマ処理技術が一気に実用化へ進むことが期待される。以下に本年度に実施した研究内容を記す。1. オゾン生成濃度及び生成量の増加-20℃のチラー水を用いて放電リアクタを外部から冷却することで,これまで40g/m^3で飽和してしまっていた最高オゾン濃度が,62g/m^3まで向上することがわかった.また,原料を酸素から乾燥空気に換えてオゾン生成実験を行った場合には,最高で約25g/m^3のオゾンを生成することができた.2. インピーダンス整合の改善最もエネルギー転送効率の高い条件(装置インピーダンス100Ω,電極長2000mm,印加電圧60kV時)には51.2%というナノ秒パルス電源から放電までのエネルギー転送効率を得ることができた.3. サブナノ秒パルス電源の開発本年度は,Sub-nsパルス放電の前身である2nsパルス放電の特性評価を行った.評価方法としては,本研究室でパルス放電プラズマの特性評価方法として行ってきたNO除去及びオゾン生成実験を50ns,5ns,2nsの3種類のパルス放電を使用して比較した.その結果,2nsパルス放電が極めて高い処理効率を有することが確認され,10ns以下の極短時間領域においても,電極間印加電圧の短パルス化及び立ち上がりの高速化が,プラズマ処理へ高効率化をもたらすことが実証された.(Sub-ns秒パルス電源開発の有用性のエビデンスが得られた.)

本研究的目的是开发一种“亚纳秒脉冲电源”，利用我们实验室已经使用的超短脉冲电压形成技术，产生电压上升更陡的输出脉冲电压，并且在目的是发展亚纳秒。如果该研究课题得以实现，则与现有的放电等离子体形成技术相比，将有可能形成节能且具有更高化学活性的放电等离子体，并且将有可能产生比现有放电等离子体具有更高化学活性的放电等离子体。预计以前难以实施的各种等离子体处理技术将很快投入实际应用。今年进行的研究的详情如下。 1. 提高臭氧生成浓度和生成量通过使用-20℃冷水对放电反应器进行外部冷却，将之前饱和的最高臭氧浓度40g/m^3降低至62g/m^3 In。另外，当将原料从氧气改为干燥空气进行臭氧发生实验时，可以产生高达约25g/m^3的臭氧2。改善阻抗匹配在能量传递效率最高的条件下（设备阻抗100Ω，电极长度2000mm，外加电压60kV），从纳秒脉冲供电到放电，能量传递效率达到51.2%。 3．亚纳秒脉冲电源的研制今年我们对2ns脉冲放电的特性进行了评估，这是亚纳秒脉冲放电的前身。采用的评估方法是NO去除，我们实验室已经使用过这种方法来评估特性使用三种类型的脉冲放电（50ns、5ns 和 2ns）对脉冲放电等离子体和臭氧生成实验进行了比较。结果证实，2 ns脉冲放电具有极高的处理效率，即使在10 ns或更短的极短时间区域，更短的脉冲和电极间施加的电压更快的上升也可以提高等离子体的效率。 （获得了亚纳秒脉冲电源开发的有用性证据。）

项目成果

Energy efficiency improvement of nitric oxide treatment using nano-seconds pulsed discharge

利用纳秒脉冲放电提高一氧化氮处理的能效

• 发表时间: 2010
• 期刊: IEEE Transactions on Plasma Science
• 影响因子: 1.5
• 作者: T.Matsumoto;D.Wang;T.Namihira;H.Akiyama
• 通讯作者: H.Akiyama

Gas temperature measurements of nano-seconds pulsed discharge based ozonizer

基于纳秒脉冲放电的臭氧发生器的气体温度测量

• 发表时间: 2011
• 作者: 三村維真理;南学正臣;山本京祐;堤康雅;鈴木健太;堤康雅;堤康雅;堤康雅;堤康雅;堤康雅;堤康雅;堤康雅;堤康雅;堤康雅;堤康雅;堤康雅;堤康雅;中森弘樹;堤康雅;中森弘樹;堤康雅;中森弘樹;T.Matsumoto;松本宇生;Takao Matsumoto
• 通讯作者: Takao Matsumoto

2ナノ秒パルス放電プラズマの形成とその特性評価

2纳秒脉冲放电等离子体的形成及其特性评价

• 发表时间: 2011
• 作者: 三村維真理;南学正臣;山本京祐;堤康雅;鈴木健太;堤康雅;堤康雅;堤康雅;堤康雅;堤康雅;堤康雅;堤康雅;堤康雅;堤康雅;堤康雅;堤康雅;堤康雅;中森弘樹;堤康雅;中森弘樹;堤康雅;中森弘樹;T.Matsumoto;松本宇生
• 通讯作者: 松本宇生