حاجز عازل إبراء الذمة ( DBD ) البلازما لديها العديد من المزايا مثل انخفاض درجة الحرارة ، وعدم الاتزان ، من السهل تضخيم ، يمكن أن تعمل في مساحة كبيرة و الضغط الجوي . التطبيقات الرئيسية ، أمثلة نموذجية ، ومزايا وتحديات ملخصة أدناه حسب اتجاه التطبيق والآلية .

1 ) تحفيز / تنقية المركبات العضوية المتطايرة والغازات الضارة

- تطبيق المحتوى : استخدام الطاقة العالية الإلكترون ، نشط مجموعة محايدة ( س ، س ، س ، س ، س ، ن ، أكاسيد النيتروجين ، وما إلى ذلك ) التي تنتجها DBD ، قصيرة العمر الجذور الحرة مباشرة أو بشكل تعاوني الحفاز التحلل من المركبات العضوية المتطايرة ( المركبات العضوية المتطايرة ) ، وأول أكسيد الكربون وأكاسيد النيتروجين .

- أمثلة نموذجية : التحلل التأكسدي للنفايات العضوية مثل التولوين والبنزين والأسيتون؛ التخفيض التحفيزي الانتقائي أكاسيد النيتروجين ( بالتعاون مع مختزل ) .

- المزايا : تدهور سريع في الضغط الجوي ودرجة حرارة الغرفة ، جهاز بسيط ، ويمكن التعامل مع انخفاض تركيز غاز العادم .

- التحديات : الكفاءة في استخدام الطاقة؛ المنتجات ( الأوزون ، والألدهيدات ، وسيطة ) ؛ اقتران مع المحفزات ( مثل المعادن النبيلة ، أكاسيد المعادن الانتقالية ، المنخل الجزيئي ) ضروري لتحسين الانتقائية والحد من استهلاك الطاقة .

2 ) البلازما -- اقتران الحفاز ( البلازما بمساعدة الحفاز / تعزيز )

- تطبيق المحتوى : DBD يوفر الأنواع النشطة و يغير سطح المحفز ( أكسدة الدولة ، عيب ، سطح هيدروكسي ، الخ ) ، ويعزز معدل التفاعل والانتقائية بالتعاون مع المحفزات التقليدية ( المعادن / أكسيد ، الناقل ) .

- ردود الفعل النموذجية : انخفاض درجة حرارة أكسدة غاز الميثان الأكسدة الجزئية ، الأمونيا التوليف السلائف التنشيط ، ثاني أكسيد الكربون electrothermochemical الحفاز الهدرجة ( مثل ثاني أكسيد الكربون → CO / الهيدروكربونات ) ، والحد من أكاسيد النيتروجين ، انتقائيّة تأكسد ( المنظمة ) ، الهدرجة / ديهيدروجيناشن المساعدة .

- تسليط الضوء على آلية : البلازما يمكن أن ينشط بجد رد فعل الجزيئات ( ج - ح ، ن ≡ ن ، CO2 ) في درجة حرارة منخفضة ، وتنتج سطح غير المشبعة ، والمعادن nanoclusters الأكسجين الشواغر وغيرها من تعزيز مواقع الحفاز .

- ميزة : يمكن أن تحسن بشكل ملحوظ كفاءة التنشيط في درجة حرارة منخفضة ، والحد من استخدام المعادن الثمينة ، وتحسين أداء بدء / الإشعال .

- التحديات : الاستقرار الطويل الأجل ( تلبد المواد الحفازة ، وترسب الكربون ، والتغييرات الهيكلية الناجمة عن البلازما ) ؛ التفريغ التجانس واستهلاك الطاقة الأمثل .

3 ) تحويل ثاني أكسيد الكربون واستخدامها

- تطبيق المحتوى : DBD يستخدم لتفعيل ثاني أكسيد الكربون إلى جانب رد فعل H2 / CH4 / الأوليفينات لإنتاج منتجات مثل ثاني أكسيد الكربون والميثانول والهيدروكربونات ، غاز التخليق أو أول أكسيد الكربون .

- مسارات نموذجية : التحلل من ثاني أكسيد الكربون ، ثاني أكسيد الكربون الهدرجة ( اقتران مع محفز ) ، الميثان إصلاح ( CO2 + CH4 → 2CO + 2H2 ) .

- المزايا : يمكن أن تحل محل جزئيا مسارات الكيمياء الحرارية في الضغط الجوي ودرجات الحرارة المنخفضة ، وتعزيز تكسير وتفعيل ثاني أكسيد الكربون .

- التحدي : الانتقائية وكفاءة الطاقة ( في الوقت الحاضر ، وارتفاع استهلاك الطاقة يتطلب مزيج من المحفزات لتحسين المعلمات الكهربائية ) .

4 ) انتقائية الأكسدة / الحد من ردود الفعل ( التركيب العضوي والكيمياء الدقيقة )

- التطبيقات : استخدام البلازما لتفعيل الركيزة / مؤكسد لتحقيق انخفاض درجة حرارة أكسدة انتقائية ( مثل الكحول → ألدهيد ) أو التخفيض الانتقائي ( مثل مركبات نيترو ) .

- أمثلة نموذجية : العطرية المحلية الأكسدة ، أكسدة الكحول ألدهيد كيتون ، الأوليفينات epoxidation ( جنبا إلى جنب مع محفز لتحسين الانتقائية ) .

- المزايا : خفض الطلب على درجة حرارة عالية / مؤكسد قوي ، ويمكن الحصول على الانتقائية التي تختلف عن الحفز الحراري .

- التحديات : السيطرة على ردود الفعل السلبية ( بيروكسيد وكسر ) ، والاستقرار وسيطة .

5 ) تعديل السطح وإعداد محفز

- تطبيق المحتوى : DBD المستخدمة في functionalization من سطح المحفز ( إدخال الأكسجين الشواغر ، تغيير التكافؤ الكيميائي الدولة ) ، وانخفاض درجة الحرارة في الموقع الحد من السلائف المعدنية ، مساعد ترسب جسيمات متناهية الصغر ، وتنظيف وتفعيل السطح .

- التطبيقات النموذجية : إعداد جسيمات معدنية صغيرة الحجم وعالية التشتت بواسطة البلازما على حاملات الكربون أو أكاسيد المعادن؛ العيوب تتشكل على سطح المحفز لتعزيز طاقة التنشيط .

- ميزة : يمكن الحصول على سطح نشطة للغاية في درجة حرارة منخفضة ، والسيطرة على سطح مجموعة وظيفية ، والحد من المذيبات أو الكواشف الكيميائية .

- التحديات : عملية التوحيد والتكرار والاستقرار السطح .

6 ) المعالجة البيولوجية / الكيميائية ( التطهير والتدهور والحفز السطحي )

- التطبيق : DBD تنشيط الأكسجين / النيتروجين يمكن أن تكون فعالة في تعقيم ، وتدهور الملوثات أكسدة المخلفات العضوية ، في كثير من الأحيان جنبا إلى جنب مع محفز أو سطح المحفز لتحسين الكفاءة .

- أمثلة نموذجية : تدهور الملوثات العضوية في معالجة المياه ( بالإضافة إلى المحفزات أو ضوئي ) ، وتطهير السطح ، وإعداد طلاء مضاد للجراثيم .

- ملاحظة : عند معالجة المياه ، يجب الانتباه إلى توليد الأوزون والكلور النشط والتلوث الثانوي .

7 ) تثبيت النيتروجين مع مساعدة من الأمونيا التوليف

- محتوى التطبيق : DBD يمكن تفعيل N2 ( تشكيل أنواع النيتروجين النشط ) والجمع مع مصدر H2 لتجميع الأمونيا أو النيتروجين التي تحتوي على المواد الكيميائية في درجة حرارة منخفضة ، أو بمثابة المعالجة لتعزيز تفعيل الامتزاز محفز N2 .

- الحالة الراهنة : أظهرت بعض الدراسات جدوى على المستوى المختبري ، غير أنه لا يزال يتعين تحسين الكفاءة العامة في استخدام الطاقة وتحقيق وفورات الحجم .

8 ) البلازما الحفز المستخدمة في تعديل الاحتراق ومكافحة التلوث

- التطبيق : إضافة وحدة DBD قبل وبعد الاحتراق أو معالجة عادم المحرك يمكن أن تزيد من كفاءة الاحتراق ، والحد من أكاسيد النيتروجين أو المواد الهيدروكربونية الضارة .

- أمثلة نموذجية : الاحتراق بمساعدة البلازما ، البلازما المحفز المشارك معالجة غاز الذيل ( الوثيقة + إدارة الشرطة الاتحادية + SCR اقتران ) .

9 ) الحفز غير المتجانس ( واجهة الصلبة - الغاز ) تعزيز الامتزاز / التنشيط

- تطبيق المحتوى : في مرحلة الغاز الصلبة مفاعل حفاز ، DBD يعزز امتصاص الغاز المرحلة المتفاعلة على سطح المحفز ويولد الأنواع النشطة قصيرة العمر ، ويحسن معدل التحويل .

- سيناريوهات التطبيق : الميثان التنشيط ، الأكسدة الانتقائية ، وانخفاض درجة الحرارة رد فعل الحفاز .

10 ) الاتجاهات الناشئة : اقتران البلازما التوليف وتوصيف في الموقع

مفهوم : نوع جديد من المواد الحفازة ( على سبيل المثال ، monoatomic محفز ، غير متبلور أكسيد ) تم توليفها من قبل DBD في درجة حرارة منخفضة .

- أهمية : توفير إمكانية الكشف عن مواقع الحفاز و مسارات التفاعل الناجم عن البلازما ، وتعزيز التنظيم الدقيق .

اقتراحات و الاحتياطات

- استهلاك الطاقة والكفاءة : DBD يوفر مسارات التنشيط في درجات حرارة منخفضة في العديد من ردود الفعل ، ولكن عادة ما يكون استهلاك الطاقة أعلى من الحفز الحراري - تقييم كفاءة الطاقة ( إف / مول أو كيلوجول / مول ) وتحسين أداء المعلمات ( التردد ، الجهد ، دورة العمل ، والمواد العازلة ، والهندسة ) .

البلازما المعلمات الأمثل مع محفز : التردد الموجي ( نبض / المستمر ) ، أداء الفجوة ، وتكوين الغاز ومعدل التدفق سوف تؤثر على تشكيل الأنواع النشطة و محفز الدولة .

- مراقبة المنتجات والاستقرار : الأوزون NOx、 ويمكن أن يصبح تراكم المنتجات الوسيطة السامة أو الكربون عاملاً مقيداً يتطلب مراقبة انتقائية للمعالجة اللاحقة أو الحفز .

- التوحيد والمقاييس التفريغ : التصنيع يحتاج إلى معالجة التوحيد التفريغ على نطاق واسع ، والتوسع البنيوية والاستقرار على المدى الطويل .

- السلامة والمواد : يتطلب تفريغ الضغط العالي والأوزون والجذور الحرة النشطة الاهتمام بتصميم السلامة والمتانة المادية ( العزل والمقاومة للتأكسد ) .

إذا كان لديك هدف محدد رد فعل أو تطبيق المشهد ( على سبيل المثال ، الهدرجة من ثاني أكسيد الكربون والميثانول والميثان الأكسدة الجزئية الفورمالديهايد ، المركبات العضوية المتطايرة الأكسدة العميقة أو محفز إعداد ) ، من فضلك قل لي محددة المتفاعلة ، وظروف التشغيل والاهتمام المؤشرات ( معدل التحويل ، والانتقائية ، الحد الأعلى من استهلاك الطاقة ، وما إلى ذلك ) ، يمكن أن تعطي المزيد من البحوث المحددة الطريق ، آلية التفاعل النقاط الرئيسية ، ممكن نظام الحافز و التصميم التجريبي التوصيات .