[發(fā)明專利]一種等離子體發(fā)生器及其等離子體產(chǎn)生方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710479370.1
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN107124811B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖建忠;張寶順;鮑守珍;宗冰;蔡延國;王體虎
• 申請（專利權(quán)）人: 亞洲硅業(yè)（青海）有限公司;青海省亞硅硅材料工程技術(shù)有限公司
• 主分類號: H05H1/24
• 分類號: H05H1/24
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11350
• 代理人: 劉振

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電氣裝備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種等離子體發(fā)生器及其等離子體的產(chǎn)生方法。

背景技術(shù)

介質(zhì)阻擋放電是產(chǎn)生冷等離子體最簡單的方法。介質(zhì)阻擋放電是一種非平衡放電，其在位于電極之間的放電空間內(nèi)插入絕緣介質(zhì)，可以在較廣的氣壓范圍和較寬的頻域內(nèi)工作。

氣體放電以后，在放電空間會產(chǎn)生一定密度的電子和不同頻率的光輻射，當(dāng)冷等離子體與催化劑協(xié)同作用時，尤其是與光催化劑或電催化劑協(xié)同作用時，會極大的提高能量利用效率，降低氣體擊穿電壓，同時也會進一步促進反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化。但是，目前通用的圓筒型介質(zhì)阻擋反應(yīng)器和平板型介質(zhì)阻擋反應(yīng)器均存在光輻射能量和電子能量利用率低，以及放大性差的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種可以充分利用光輻射能量和電子能量，以及可放大性好的等離子體發(fā)生器及其等離子體產(chǎn)生方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種等離子體發(fā)生器，包括反應(yīng)器腔體、多級催化隔板電極和電源，其特征在于：所述多級催化隔板電極垂直安裝于反應(yīng)器腔體內(nèi)，相鄰催化隔板電極之間具有一定距離，形成等離子體腔室；電源正極和電源負極以交錯間隔方式與所述催化隔板電極連接，連接電源的相鄰兩個催化隔板電極與催化隔板電極之間的腔室共同形成放電腔室；氣體沿著垂直于催化隔板電極的方向?qū)胍约皩?dǎo)出所述反應(yīng)器腔體；所述催化隔板電極包括有具有透氣功能的電介質(zhì)和電極，電極緊密安裝在兩邊的電介質(zhì)中間；所述電介質(zhì)由光催化材料、或鐵電催化材料、或光催化和鐵電材料的混合物質(zhì)組成。

進一步地，所述光催化材料為TiO₂、ZnO、CdS、WO₃、Fe₂O₃、PbS、SnO₂、ZnS、SrTiO₃或SiO₂；所述鐵電催化材料為BaTiO₃、CaTiO₃、SrTiO₃、PbTiO₃、ZnTiO₃、BaZrO₃、PbZrO₃或由前面任意兩種或幾種鐵電催化材料組合形成的固溶體。

優(yōu)選地，所述多級催化隔板電極至少設(shè)有三個，可為奇數(shù)個(如2n+1個，其中n≥1)，也可為偶數(shù)個(如2n個，其中n≥2)。

優(yōu)選地，所述催化隔板電極之間的間距為0.1-100mm，較佳間距為1-50mm，而最佳間距為1-10mm。

優(yōu)選地，所述電介質(zhì)中的透氣孔的孔徑為1nm-5mm，較佳為50nm至500μm。

最佳地，電介質(zhì)的透氣孔的孔徑為50nm至1μm。

優(yōu)選地，所述電極采用銀材料、銅材料或者不銹鋼材料制成。

優(yōu)選地，所述電極為具有透氣功能的整體結(jié)構(gòu)，且電極為絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)，其目數(shù)為10000目-10目，較佳為5000目至100目，最佳為1000目至100目。

優(yōu)選地，所述電源為正弦交流電源、余弦交流電源或者正脈沖電源，或者負脈沖電源，或者正負脈沖電源，或者由前述任意兩種電源組成的耦合電源。

一種基于前述等離子體發(fā)生器的等離子體產(chǎn)生方法，其特征在于：按以下步驟進行，

1)放電氣由垂直于催化隔板電極的方向從放電氣進氣腔室進入等離子體反應(yīng)器；

2)放電氣從催化隔板電極的透氣孔內(nèi)穿過，充滿整個反應(yīng)器腔體，并保持持續(xù)流通；

3)啟動電源，相鄰兩個催化隔板電極間形成強電場，相鄰兩個放電腔室中的電場方向相反；

4)放電氣中的微量電子在強電場作用加速并形成高能電子，高能電子撞擊放電氣體，形成電子雪崩，進而形成具有一定密度電子和一定密度活性粒子的等離子體；

5)放電氣放電過程中產(chǎn)生大量的光輻射，催化隔板電極中的電介質(zhì)在強光輻射、強電場和強電子場環(huán)境中充分活化，起到催化放電或者催化反應(yīng)的作用以提高放電效率和物料氣轉(zhuǎn)化效率，降低等離子體反應(yīng)器能耗；

6)上一級放電腔室中的等離子體進入下一級放電腔室中，在更低的放電電壓下形成電子密度更高的等離子體；

7)放電尾氣由垂直于催化隔板電極的方向從放電尾氣出氣腔室導(dǎo)出。

本發(fā)明通過將多級催化隔板電極以交錯間隔方式與電源連接，且催化隔板電極采用具有透氣孔的電介質(zhì)和電極制成，而電介質(zhì)由光催化材料、鐵電催化材料或光催化和鐵電材料的混合物質(zhì)組成，可以充分利用放電過程中產(chǎn)生的光輻射能量和電子能量，達到在較低放電電壓下產(chǎn)生高電子密度的等離子體。