[發明專利]基于三電極表面介質阻擋放電的大氣壓等離子體發生裝置

有效

• 申請號: 201810190266.5
• 申請日: 2018-03-08
• 公開（公告）號: CN108282950B
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 章程;甘汶艷;邵濤;王瑞雪;嚴萍
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H05H1/24
• 分類號: H05H1/24
• 代理公司: 北京君泊知識產權代理有限公司 11496
• 代理人: 王程遠;胡玉章

本發明涉及一種基于三電極表面介質阻擋放電的大氣壓等離子體發生裝置。所述等離子體發生裝置包括兩個相對布置的豎直介質板和若干個均勻固定在兩個豎直介質板上的放電單元，所述放電單元左、右對稱布置且均分布在兩個豎直介質板的外側；高壓平板電極位于兩個豎直介質板的之間并緊密貼合；其中，每個放電單元均包括水平介質板，所述水平介質板垂直固定在所述豎直介質板上；在所述水平介質板的上表面緊貼有直流電極，在所述水平介質板的下表面緊貼有地電極，整個地電極上封裝有熱熔膠；每側的相鄰放電單元之間距離最小為10mm。本發明可產生大面積低溫等離子體，有效提高等離子體產生效率。

技術領域

本發明涉及一種基于三電極表面介質阻擋放電的大氣壓等離子體發生裝置。

背景技術

隨著等離子體技術研究的不斷深入，低溫等離子體技術在空氣凈化、廢氣治理等環保領域的應用越來越普及。等離子體中存在大量活性粒子，其化學反應活性極強，可以對有害物質進行降解或者氧化反應，從而實現無害化處理效果。提高等離子體產生效率有助于獲得更多的活性粒子，而等離子體的產生與等離子體發生器的結構以及發生器的放電形式密切相關。等離子體放電形式主要分為電暈放電、介質阻擋放電等，其中介質阻擋放電是一種將絕緣介質置入放電空間的非平衡放電形式，包括體介質阻擋放電和表面介質阻擋放電(SDBD)。相對于體介質阻擋放電而言，基于表面介質阻擋放電的激勵器結構簡單、質量輕、制作方便；另外，表面介質阻擋放電屬于面放電，更容易產生均勻的高能量密度的低溫等離子體，自20世紀90年代末以來受到國內外廣泛關注。目前的國內外研究中大多數以典型的兩電極表面介質阻擋放電激勵結構為主，但是研究發現典型的兩電極激勵結構放電產生的等離子體長度有限，一般不超過20mm，等離子體中活性粒子作用區域很小。有研究發現基于三電極新型激勵結構的表面介質阻擋放電能夠提高有效放電面積，具有更為廣闊的應用前景。因此，有必要進一步優化表面介質阻擋放電等離子體放生裝置的設計，提高等離子體產生效率。

如何優化等離子體發生裝置是近年來研究的熱點，已經有人做了不少工作。例如，專利CN 1777347 A采用一種電暈耦合介質阻擋放電裝置實現了在較低電壓條件下使得微放電均勻穩定的分布在整個放電空間。專利CN 841741 A在主放電單元(平板型介質阻擋放電)置入對工作氣體預電離的輔助放電單元(同軸型介質阻擋放電)，增大放電氣隙之間的等離子體濃度。專利CN 104812154 A采用三電極介質阻擋放電等離子體發生裝置，在石英玻璃管外壁設置高壓電極和地電極，在玻璃管內壁設置內電極作為懸浮電位工作，改變電場強度及其分布以提高等離子體中粒子的化學活性。

目前的研究雖然在等離子體產生效率上有所提高，但是不能很好的擴大活性粒子與工作氣體的接觸面積，并且發生裝置太過單一，不具有良好的拓展性，無法投入到實際應用中。

發明內容

為解決上述問題，本發明的目的在于提供一種基于三電極表面介質阻擋放電的大氣壓等離子體發生裝置，以三電極結構作為放電單元，將各放電單元進行組合，利用納秒脈沖電源疊加直流電源混合激勵產生大面積低溫等離子體，將表面介質阻擋放電與直流電暈放電有效結合，有效提高等離子體產生效率。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種三電極表面介質阻擋放電的大氣壓等離子體發生裝置，所述等離子體發生裝置包括兩個相對布置的豎直介質板和若干個均勻固定在兩個豎直介質板上的放電單元，所述放電單元左、右對稱布置且均分布在兩個豎直介質板的外側；高壓平板電極位于兩個豎直介質板的之間并緊密貼合；其中，每個放電單元均包括水平介質板，所述水平介質板垂直固定在所述豎直介質板上；在所述水平介質板的上表面緊貼有直流電極，在所述水平介質板的下表面緊貼有地電極，整個地電極上封裝有熱熔膠；每側的相鄰放電單元之間距離最小為10mm；

所述等離子體發生裝置放置于反應腔中，所述反應腔的兩側分別開有氣孔，且通過導氣管分別與廢氣收集器以及回收器連接；另外，所述反應腔上還設有三個導線孔，分別用于高壓平板電極與納秒脈沖電源的連接、直流電極與直流電源的連接以及地電極的接地連接。