不同操作参数下介质阻挡放电的固氮性能研究及机理分析

摘要

介质阻挡放电(DBD)是一种典型的低温气体放电等离子体手段,能够在温和的条件下产生大面积的放电等离子体从而进行固氮,具有绿色环保、高效节能等特点。然而目前DBD的固氮能耗偏高,有着相当大的优化空间。探究了调控电压与气流量对DBD固氮性能的影响,以液相固氮的形式考察了总氮浓度TNC和固氮能耗EC的变化情况,并通过分析DBD气相产物变化规律揭示了DBD固氮的反应机理。研究发现,不同条件下的DBD气相产物会处于臭氧模式、过渡模式和氮氧化物模式三种模式之一,而各实验条件下的EC最小值均处于过渡模式,分析其原因在于该模式下可以有效生成NO_(2)和N_(2)O_(5),提升可溶性氮的占比进而促进了固氮效果。EC的最小值在电压为18 kV、气流量为8 L/min时取得,为31.69 MJ/mol。