正弦交流电压驱动低气压CO_(2)放电特性的对比:DBD结构与裸电极结构

摘要

火星大气富含CO_(2)(~95%),对其原位利用具有重要的科学和经济价值.高压放电转化CO_(2)具有绿色环保、可控程度高、使用寿命长等优势,在火星CO_(2)资源原位转化利用方面具有应用潜力.本文模拟火星低气压条件下CO_(2)氛围,针对kHz交流电压驱动两种典型电极结构(有/无阻挡介质)的放电特性开展对比实验研究,并辅以数值仿真分析两种电极结构下CO_(2)放电产物及其转化途径.结果表明,引入阻挡介质后,由于介质表面累积电荷和空间电荷畸变电场导致放电从半周期单次放电转变为多脉冲放电,不同放电脉冲对应的放电通道随机产生.主要放电产物中,CO依赖阴极位降区边界处电子与CO_(2)附着分解反应产生,O_(2)大部分产生于瞬时阳极表面或瞬时阳极侧介质表面电子与CO_(2)^(+)复合分解反应.进一步发现,介质引入不改变二者产生位置和主导反应路径,但会降低阴极位降区边界处电子密度和电子温度,使CO产量有所减少;并降低放电功率,使到达瞬时阳极表面和瞬时阳极侧介质表面的CO_(2)^(+)产额不足,生成O_(2)减少.