收藏本站
《北京石油化工学院》 2019年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

液相直流阴极辉光放电时空演化研究

欧文新  
【摘要】:低温等离子体的产生对环境条件、电源等要求不高,反应器投入设备少,适合于方便灵活的中小规模场合制氢,尤其是液态下的辉光放电等离子体具有非法拉第特性,得到普通电解不会出现的产物,应用于制氢时既可提高制氢效率,又可降低电能消耗。而低温等离子体中因具有高能量密度的高活性粒子,可提高制氢反应速度并引发新化学反应。由于等离子体法制氢的原料如甲烷、乙醇等均为液体,因此,在液态下产生放电等离子体是目前亟需解决的一项关键技术。本课题针对液相直流阴极辉光放电时空演化进行相关的理论与实验研究。首先,建立了包括雪崩建立、雪崩、放电等过程的液相直流阴极辉光放电演化的理论分析模型,利用Matlab软件编程计算分析了电场强度、阴极发射电流密度、反应环境温度、反应溶液等参数在放电时空演化时的变化规律,并应用Comsol Multiphysics多物理场仿真软件模拟液相阴极附近预置气泡与电场强度、电流密度等之间的相互关系。仿真结果表明:液相辉光放电起始条件是阴极尖端处发射电流密度,并且由于持续作用的外加电场与极化电荷电场的迭加作用,会大幅增强气泡内电场,使气泡内的物质优先于液体发生电离,并且通过增加施加电压可有效加速气泡的击穿过程。然后,设计液相直流阴极辉光放电实验装置与实验方案,研制H型反应器,选取反应材料及尺寸,并确定电学方法和光学方法结合进行液相直流阴极辉光放电等离子体时空演化的实验诊断方法。接着,根据这些设计,搭建液相直流阴极辉光放电实验装置,开展液相直流辉光放电时空演化的实验研究。实验以乙醇溶液为介质,采用高速摄像捕获瞬态液相直流阴极辉光等离子体放电的时间分辨影像,通过NI-IMAQ Vision进行图像处理,同时结合电流特性曲线,分析放电时空演化的各个过程。实验结果表明,在放电击穿前的大部分时间里,气泡在增大并变形,电场的持续作用会促进产生低密度区域,增强液相的电离过程,导致多次间歇式辉光放电现象。最后,进行了液相直流阴极辉光放电影响因素的实验研究。实验研究发现,当外加电压在100~600V之间时,在溶液温度为70℃的99.7%乙醇溶液中,溶液电导率3.2mS·cm~(-1)为最佳,此时,辉光放电面积大,又可降低击穿电压;而阴极浸入长度为4mm是最佳,此时,可在近沸点时成功启动放电,又节约耗材。所有的研究结果表明:调整施加的外加电压强度是有效影响气泡形状扭曲和激发能力的途径;气泡的击穿电压与溶液电导率成反比;阴极浸入溶液深度与击穿电压成反比。
【学位授予单位】:北京石油化工学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TQ116.2

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈磊;万翔;金大志;谈效华;谭国斌;黄正旭;;脉冲等离子体飞行时间质谱诊断技术[J];强激光与粒子束;2015年03期
2 王贞涛;董庆铭;王军锋;顾利平;;静电场中雾滴表面诱导电荷对雾滴破碎的影响[J];高电压技术;2015年01期
3 孙冰;王波;朱小梅;严志宇;刘永军;刘慧;;微波液相放电等离子体的产生方法及形成机理[J];高电压技术;2014年04期
4 江孝国;王远;金光;钟兴;李洪;石金水;徐振;刘春雨;;超高速高性能门控型三分幅相机[J];光子学报;2013年09期
5 刘小龙;黄建国;雷开卓;;水下等离子体声源的冲击波负压特性[J];物理学报;2013年20期
6 刘永军;孙冰;王蕾;;液相隔膜辉光放电等离子体自由基发射光谱研究[J];光谱学与光谱分析;2013年03期
7 赵岩;柏洋;金成刚;吴雪梅;诸葛兰剑;;激光诱导荧光在低温等离子体诊断中的应用[J];激光与红外;2012年04期
8 蔡丹;刘列;;强电场下气泡形变对液体绝缘的影响[J];强激光与粒子束;2011年11期
9 盛亮;赵吉祯;袁媛;彭博栋;李斌康;魏福利;王培伟;;ICCD相机动态范围与空间分辨率[J];核电子学与探测技术;2010年04期
10 卫伟;苏斌;高爱华;陈禹;陆治国;;红外吸收光谱法研究等离子体甲烷裂解规律[J];光子学报;2009年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 江孝国;王远;李洪;石金水;;高性能三分幅相机的研制及应用[J];太赫兹科学与电子信息学报;2015年06期
2 张雅雅;崔建国;;基于微波放电法的PDMS材料表面改性[J];表面技术;2015年09期
3 沈炎龙;于力;栾昆鹏;黄超;;表面放电等离子体产生冲击波特性[J];强激光与粒子束;2015年06期
4 罗刚银;王弼陡;缪鹏;王磊;田浩然;钱庆;王钟周;;近红外荧光扫描用共聚焦光学系统设计[J];激光与红外;2015年05期
5 谢洪波;祝世民;龚艳霞;徐萌萌;;应用于数字高速成像的离轴光学系统设计[J];应用光学;2015年02期
6 张文明;张玉苍;李庆;李晓苇;刘金炜;王少阳;;辉光放电电解等离子体引发纤维素基水凝胶的制备及其多重响应行为[J];高电压技术;2015年02期
7 罗文峰;赵小侠;朱海燕;谢东华;刘娟;付勇;;激光诱导水垢等离子体温度精确求解研究[J];激光技术;2014年05期
8 胡天鹤;阿达依·谢尔亚孜旦;;电化学光整加工过程产生的气泡行为研究[J];机械设计与制造;2014年08期
9 罗文峰;刘崇琪;刘娟;谢东华;付勇;;基于H_α线等离子体电子密度的光谱诊断[J];西安邮电大学学报;2014年01期
10 江孝国;王远;杨国君;夏连胜;李洪;张卓;廖树清;石金水;;时间分辨的强流脉冲电子束参数的光学测量诊断系统研制[J];强激光与粒子束;2013年11期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙少华;刘小亮;孙铭泽;曹瑜;史彦超;赵培茜;胡碧涛;;飞秒激光低压镍等离子体光谱的实验研究[J];强激光与粒子束;2014年05期
2 李雪辰;赵欢欢;贾鹏英;常媛媛;;常压空气中大间隙介质阻挡放电特性[J];高电压技术;2013年04期
3 孙冰;高志鹰;内爱;朱小梅;严志宇;宋艳静;;多针-板脉冲放电气液混合反应器气液中活性物质的生成和转移特性[J];高电压技术;2013年01期
4 王贞涛;王军锋;顾利平;;生物柴油雾滴静电破碎机理与实验研究[J];高电压技术;2013年01期
5 张军;曾新吾;陈聃;张振福;;水下强声波脉冲负压的产生和空化气泡运动[J];物理学报;2012年18期
6 张振福;曾新吾;王一博;蔡清裕;;基于水下脉冲放电的冲击波聚焦实验研究[J];国防科技大学学报;2012年04期
7 杨兆锐;袁萍;李忠文;杨治虎;;超强激光脉冲作用下的Au等离子体L-X射线辐射测量[J];强激光与粒子束;2012年08期
8 商克峰;鲁娜;李杰;吴彦;张丹丹;;用气相沿面放电生成臭氧方式降解偶氮染料废水的影响因素分析[J];高电压技术;2012年07期
9 竹涛;李海蓉;袁钰;刘玉洁;万艳东;陈莎;;变频电源下非平衡等离子体技术降解甲苯的实验研究[J];高电压技术;2012年07期
10 贾卫东;李成;薛飞;邱桂生;王贞涛;;背负式静电喷雾器设计与试验[J];高电压技术;2012年05期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 祖文川;刘聪;任敏;汪雨;;便携液体阴极辉光放电光谱仪与火焰原子吸收光谱法测定水中锂的比较[J];分析仪器;2016年S1期
2 楼芬丽,张开,章建华,高文龙;双阴极辉光离子轰击炉的研制[J];金属热处理;1994年09期
3 思健;阴极辉光放电与工作频率的关系[J];中国照明电器;2001年06期
4 陆泉芳;张志超;俞洁;朱淑雯;孙对兄;杨武;;液体阴极辉光放电分析溶液中的痕量铅[J];分析科学学报;2018年06期
5 李常明,雷海乐,唐永建,罗江山,陈志梅,师红丽;空心阴极辉光放电包覆铜纳米粉末[J];强激光与粒子束;2005年07期
6 郑培超;张斌;王金梅;王晓蒙;刘红弟;杨蕊;;大气压液体阴极辉光放电发射光谱检测水体中的铅[J];光谱学与光谱分析;2015年07期
7 陈飞;陈家庆;周海;张跃飞;;20CrNiMo钢表面空心阴极辉光放电制备类金刚石膜[J];材料热处理学报;2011年03期
8 刘丰奎;祖文川;周晓萍;刘聪;刘盼西;汪雨;;大气压液体阴极辉光放电-原子发射光谱法应用于血清中微量锂元素的测定[J];光谱学与光谱分析;2019年04期
9 赵明月;程君琪;杨丙成;汪正;;氢化物发生-液体阴极辉光放电发射光谱对海水中硒、砷、汞的高灵敏定量检测[J];光谱学与光谱分析;2019年05期
10 俞洁;朱淑雯;陆泉芳;张志超;张晓敏;王星;杨武;;液相阴极辉光放电原子发射光谱法高灵敏测定精铜矿中的铅和锌[J];光谱学与光谱分析;2018年11期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 郭晓红;张国霞;李青;汪正;;离子色谱-液体阴极辉光放电光谱应用于无机阴离子的检测[A];第21届全国色谱学术报告会及仪器展览会会议论文集[C];2017年
2 陈柏恺;;低气压、磁场条件下空心阴极辉光等离子体的伏安特性与电子密度的实验研究[A];第十六届全国等离子体科学技术会议暨第一届全国等离子体医学研讨会会议摘要集[C];2013年
3 黄楚楚;李青;莫家媚;汪正;;大气压液体阴极辉光放电发射光谱仪器研制及进展[A];中国化学会第30届学术年会摘要集-第二分会:分析装置及交叉学科新方法[C];2016年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 黄锐敏;液体放电等离子体发射光谱在盐湖钾矿中的分析与应用[D];中国地质大学;2015年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 欧文新;液相直流阴极辉光放电时空演化研究[D];北京石油化工学院;2019年
2 杨恕修;液相阴极辉光放电原子发射光谱快速检测金属元素的方法研究[D];西北师范大学;2017年
3 周磊;液体阴极辉光光谱仪应用于阴阳离子检测的研究[D];东华大学;2016年
4 盖荣银;液体阴极辉光光谱仪在陶瓷材料分析中的应用[D];长春工业大学;2015年
5 徐连敬;液体阴极辉光放电系统的光谱特性及应用研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
6 李康华;液体阴极辉光放电光谱检测系统及其应用研究[D];哈尔滨工业大学;2016年
7 刘晓;锂辉石和卤水中锂的液体阴极辉光放电快速检测方法研究及应用[D];中国地质科学院;2017年
8 赵云;纯钛表面等电位空心阴极辉光放电无氢渗碳的研究[D];北京石油化工学院;2015年
9 梁勇敢;同轴网格空心阴极辉光放电等离子体的实验与仿真研究[D];哈尔滨工业大学;2016年
10 曾笑波;基于SC-GD耦合滤光分选系统检测水体金属离子的研究[D];重庆邮电大学;2016年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026