Effect of electrical discharge in water on concentration of nitrate solution

In this work, the effect of electrical discharge on nitrate concentration is considered in aqueous solution. The atmospheric pressure plasma was produced by a high-voltage power supply at 27 k Hz using pin-to-pin configuration. Air, argon,and argon/methane mixture were used to study the working gas effect. UV-VIS spectroscopy and ion chromatography were used to analyze the effect of the electrical discharge on nitrate concentration in deionized water. Optical emission spectroscopy（OES） was applied to diagnose active species inside and on the surface of the deionized water solution. The results of the present work showed that the atmospheric pressure electric discharge with air increases nitrate concentration while it remains constant using argon and argon/methane electrical discharges. It was also revealed that in the presence of air, the electrical discharge reduces p H, acidifying the solution and increasing solution conductivity due to production of extra nitrate ions. On the other hand, argon electrical discharge increases p H and conductivity due to production of OHion in water.

多针–平板电极气液两相介质阻挡的放电特性

为深入理解气液两相介质阻挡放电的机理和特征,利用多针–平板电极结构,测量了气液两相DBD的电学和光学放电特性,研究了放电电气参量及放电空间主要粒子强度随外加电压的变化趋势,并根据实验结果建立了放电的等效电路模型,利用其结合放电机理对所得到的结果进行了分析和讨论。结果表明:气液两相DBD的放电与纯气相DBD放电相类似,但还要考虑液体阻抗对放电的影响,其放电电流为阻容性,超前电压的角度<90°。气相放电中产生了大量的N2、O和OH等活性粒子,放电功率、传输电荷和电子密度等主要放电参量均随外加电压的增加而增大,而气隙电容随外加电压增加而减小,外加电压20.5 k V时,它们的值分别为78 W、1 060 n C、1.87×1011 cm-3和8.07 p F,气相放电可用电压控制电流源(VCCS)、电阻和可变电容来等效,而液体可用可变电阻等效,计算得到放电前其值为825?。

大面积氮气均匀介质阻挡放电发射光谱研究

采用板-板式电极结构在大气压氮气中成功地获得了具有工业应用前景的大面积均匀介质阻挡放电等离子体。利用发射光谱技术测量了N2(C3Πu→B3Πg)和N2+(B2Σu+→X2Σg+0-0 391.4nm)的发射光谱,并研究了应用电压和驱动频率对N2(C3Πu→B3Πg)和N2+(B2Σu+→X2Σg+0-0 391.4nm)发射光谱强度的影响。结果表明,当应用电压小于6kV时,N2(C3Πu→B3Πg)和N2+(B2Σu+→X2Σg+0-0 391.4nm)的发射光谱强度随应用电压增大变化较小,进一步升高应用电压时,等离子体发射光谱强度陡然增强。本文还讨论了激发态N2+(B2Σu+)离子在纯N2和He+N2混合气体中介质阻挡大气压均匀介质阻挡放电下的主要产生机制。

微空心阴极放电机理及其在电热式推力器中的应用

近年来,微空心阴极放电(MHCD)技术的发展为研制适用于小卫星的先进新型微推力器提供了可能。MHCD是微放电领域中一种新颖的非平衡高气压辉光放电,其优点是可以在高气压下稳定放电,并且只需要非常低的电压(几百伏特)或者输入功率(百毫瓦数量级)。本文针对MHCD,实验研究了微放电的电流-电压特性,并利用光学发射光谱的方法测量了微等离子体中电子数密度和中性气体温度。结果表明,在稳定的辉光放电下,MHCD孔内的电子数密度和中性气体温度随着压强和放电电流的增加而增大,电子数密度可达1014cm-3,中性气体温度可达1000K。由此可以推断,微空心阴极放电较小的尺寸结构与强烈并可控的气体加热相结合,完全可以开发应用在新型的电热式等离子体推进上,研制成微空心阴极放电等离子体推力器。由于在微放电等离子体中加热了工质气体,因此其性能可大大高于冷气推进。

基于发射光谱法的螺旋波电推进器等离子体源放电实验研究

为探究不同气体条件下螺旋波电推进器等离子体源的放电特征,开展了氩气、氦气和氮气放电的光谱诊断实验研究。氩气和氦气为工质气体的放电条件下,部分波长谱线相对强度随功率的增加而增强,且斜率出现两次跳变,考虑是螺旋波放电过程中的模式转换,即容性向感性、感性向波模式的转换。三种工质气体,在较低的压强下,各谱线强度均随压强增大而迅速增强,但氩气放电下压强继续增大达到1.0Pa以后,谱线强度增强趋势变缓甚至达到“饱和”状态,而氦气和氮气放电下压强增大到0.5~0.65Pa,谱线强度出现降低趋势,氦气和氮气放电强度对压强更为敏感。