Обертальний ковзний розряд з рідким електродом

О.А. Недибалюк, В.Я. Черняк, О.В. Соломенко, І.І. Федірчик, Є.В. Мартиш,

Т.Є. Ліситченко

 

Київський національний університет імені Тараса Шевченка

 

Першочерговими задачами для плазмохімії є розробка та дослідження нових плазмових систем, які б працювали за високих тисків, генерували нерівноважну плазму, мали великий ресурс роботи та високу енергоефективність.

Важливим є не тільки генерувати нерівноважну плазму, але й мати важелі впливу на нерівноважність плазми (збільшення або зменшення нерівноважності). Плазмово-рідинні системи з вихровими потоками газу на відміну від класичних газових розрядів мають додаткові фактори, які впливають на енергетичні параметри плазми. Тому важливим є дослідження впливу таких факторів на нерівноважність плазми, а саме на неізотермічність плазми, динамічних плазмово-рідинних систем.

В даній плазмово-рідинній системі реалізується дві області плазми: в проміжку між поверхнею рідини та верхнім металевим електродом; в плазмовому факелі на виході із верхнього металевого електроду. Було досліджено емісійні спектри плазми між електродами та у плазмовому факелі в залежності від величини потоку газу та струму розряду. Емісійні спектри плазми реєструвалися за допомогою спектрального приладу S-150-2-3648 USB в діапазоні довжин хвиль 200-1000 нм. Визначено температури заселення збуджених електронних, коливальних і обертальних рівнів та їх розподіл вздовж плазмового факелу в залежності від величини потоку газу та струму. Виміряні вольт-амперні характеристики даного розряду для двох режимів роботи „твердий” та „рідкий” катод.

Вперше розроблено новий генератор плазми: обертальний ковзний розряд з одним рідким електродом який на відміну від відомих розрядів має режими роботи з малою ерозією електродів, що може бути використано при створенні генераторів плазми з великим ресурсом роботи.

Основним механізмом виносу матеріалу металевого аноду в плазмово-рідинних системах з обертальними ковзними розрядами є анодне розчинення електроду. Вирішенням проблеми анодного розчинення є підбір матеріалу, з якого виготовлений електрод, та режимів роботи за яких відбуватиметься пасивація електроду.

Виявлено ефективні механізми керування рівнем нерівноважності плазми в плазмово-рідинних системах: зменшення рівня за допомогою прискорення екзотермічних хімічних реакцій та збільшення рівня за допомогою пригнічення екзотермічних хімічних реакцій.

 

Подяка

Дану роботу виконано за часткової підтримки Київського національного університету імені Тараса Шевченка, Міністерства освіти і науки України та Національної академії наук України.