磁场对介质阻挡放电等离子体作用机理和调控方法的研究

本项目研究磁场对介质阻挡放电等离子体的作用机理和调控方法。重点从宏观的时间域、空间域和微观的粒子运动行为三个层面，通过仿真与实验测试，对比研究不同外部条件对电子与活性粒子成分、浓度的时间和空间演变规律的作用机理，以及利用磁场综合调控等离子体以提高室内有害气体去除率和能量效率。具体的研究内容为：首先在不同的放电电源参数、反应器结构和介质材料条件下，从时间域上研究磁场对电子与活性粒子产生及演变的作用机理；其次研究磁场作用下电子与活性粒子的空间分布和演变规律；最后研究磁场作用下电子与活性粒子运动行为的变化、表征方式及与宏观物理和化学过程的关系。通过上述研究，得到在多种外部条件下，磁场对介质阻挡放电等离子体的作用机理，并进而提出在时间域和空间域上对电子与主要活性粒子的分布和含量进行综合调控方法，以进一步提高低温等离子体室内有害气体去除率和能量效率。相关研究成果达到国际领先水平。

本项目围绕磁场对介质阻挡放电等离子体的作用机理及综合调控方法开展研究工作。主要研究内容包括三个方面：一、磁场对介质阻挡放电等离子体活性粒子的空间分布的影响；二、磁场对介质阻挡放电等离子体活性粒子时间分布的影响；三、磁场对介质阻挡放电等离子体的综合调控机理。项目以提高室内有害气体（如：甲醛、苯、SO2等）去除效果为目的，研究了有利于有害气体去除的电子与主要活性粒子，通过试验和仿真研究不同强度与分布的磁场作用下，得到有利于提高去除率和能量效率的放电电源、电极结构和介质材料的最佳匹配。本项目建立了大气压介质阻挡放电等离子的仿真平台和利用ICCD和光谱仪测试的试验平台。通过仿真与实验获得了大气压针-板介质阻挡放电中，放电针长为10mm，针间距为7.62-10.16mm，放电区域面积最大，活性粒子产生效率最高，有害气体去除效率也最高；通过ICCD拍照，发现磁场可以增加放电持续时间，改变放电通道， 改善放电均匀性， 增加活性粒子的产生效率，提高有害气体的去除效率。通过仿真发现介质阻挡放电中单峰放电和多峰放电现象，多峰放电活性粒子生成效率更高；通过仿真与试验发现介质阻挡放电中气体参杂浓度对活性粒子的时空分布有显著影响。研究成果对于如何利用磁场提高介质阻挡放电等离子体空气净化效率提出了理论指导与实践依据。.研究工作得到了国际同行的关注和认可，2010年9月参加第十八届气体放电及应用国际会议并做相关报告；2012年7月参加第三十九届国际等离子体医学大会并做相关报告。已在Appl. Phys. Lett.， J. Phys. D: Appl. Phys.，Phys. Plasma, IEEE Trans on Plasma Sci.等期刊发表论文6篇，均被SCI收录，获授权国家发明专利一项。