Diode-rectified AC arc source for diatomite-derived porous silicon formation

用于硅藻土衍生多孔硅形成的二极管整流交流电弧源

• 批准号: 22K03587
• 负责人: 田中 学
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03587/
• 关键词: 熱プラズマ; プレーナージェット; ポーラスシリコン; 変動; アーク放電; 多電極; 交流アーク; ダイオード整流; ポーラスSi; 珪藻土

ダイオード整流多電極アーク源を用いた平板状熱プラズマ流を発生・制御し，還元性ラジカルを高速照射することで，珪藻土由来のポーラスSiの大量合成手法確立を目指す．周波数変調交流を基としたダイオード整流多電極アーク源を開発し，プレーナー熱プラズマ流を生成・制御し，再結合による活性ラジカルの不活化を抑制し，低温基板への超高速ラジカル照射を達成する．変調周波数に対応可能な高速度可視化システムを用いた(i)プラズマ物理量（温度，ラジカル濃度）の精密計測．(ii)流れ場の可視化に加えて，(iii)数値流体解析を併用することで，新規なプラズマ流の理解・制御を行なう．サブテーマI（つくる）：2022年度は，ダイオード整流他電極アークによる熱プラズマ発生装置にインバータ回路の組み込みを行い，プラズマ流の発生周波数の変調を試みる．サブテーマII（みる）：2022年度は，熱プラズマ流の温度場の可視化を試みた．まずはプラズマガスであるアルゴンの発光線スペクトルを用いることで，プラズマジェットの温度が5000～10000 Kの範囲内で変動することが明確になった．さらに，アーク変動現象にまで着目したプラズマ均一性の評価手法の構築に成功した．サブテーマIII（つかう）：2022年度は当初予定していなかったが，試行的にSi平板処理を処理を試みた．以上のように確立した革新的熱プラズマ源を用いることで，珪藻土由来のポーラスSiの大量製造手法を確立し，リチウムイオン電池への応用展開を目指す．

我们的目标是通过使用二极管整流多电极电弧源产生和控制平坦热等离子体流并高速照射还原性自由基，建立一种从硅藻土中大量合成多孔硅的方法。我们开发了基于调频交流电的二极管整流多电极电弧源，以产生和控制平面热等离子体流，抑制活性自由基因复合而失活，实现对低温基底的超快自由基照射。 (i) 使用可处理调制频率的高速可视化系统精确测量等离子体物理量（温度、自由基浓度）。除了（ii）流场可视化之外，我们还使用（iii）计算流体分析以新的方式理解和控制等离子体流。子主题一（创造）：2022年，我们将在使用二极管整流、其他电极电弧的热等离子体发生器中加入逆变电路，并尝试调制等离子体流的产生频率。子主题二（参见）：2022年，我们尝试可视化热等离子体流的温度场。首先，通过使用等离子气体氩的发射线光谱，可以清楚地看出等离子射流的温度在5000至10000 K的范围内波动。此外，我们成功构建了关注电弧波动现象的等离子体均匀性评估方法。子主题三（用途）：虽然原本没有计划在2022年进行，但我们尝试了加工硅平板。通过使用如上所述建立的创新热等离子体源，我们的目标是建立一种大规模生产硅藻土来源的多孔硅的方法，并开发其在锂离子电池中的应用。

项目成果

ダイオード整流型交流アークにおけるプレーナー熱プラズマジェットの特性評価

二极管整流交流电弧中平面热等离子体射流的表征

• 发表时间: 2022
• 作者: 竹中凌;田中学;渡辺隆行
• 通讯作者: 渡辺隆行

Innovative Thermal Plasma Generation with Diode-Rectified AC Arc System and Its Applications

二极管整流交流电弧系统的创新热等离子体生成及其应用

• 发表时间: 2022
• 作者: Manabu Tanaka;Ryo Takenaka;Yuta Sogo;Aika Tamae;Takafumi Okuma;Takayuki Watanabe;Tsugio Matsuura;Juan-Pablo Trelles;Masaya Shigeta
• 通讯作者: Masaya Shigeta

高速度カメラを用いたダイオード整流型交流放電におけるアーク挙動の解析

使用高速摄像机分析二极管整流交流放电中的电弧行为

• 发表时间: 2022
• 作者: 十河優太;竹中凌;田中学;渡辺隆行;茂田正哉;松浦次雄
• 通讯作者: 松浦次雄