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臭氧發(fā)生器放電方式的原理與特性

2025年03月14日 09:52:53      來源:北京同林科技有限公司 >> 進(jìn)入該公司展臺      閱讀量:12

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臭氧發(fā)生器放電方式的原理與特性
電暈放電(正、負(fù))
放電電極系的不均勻性形成不均勻電場,在距離高壓電極極近處,會形成局部等離子區(qū)的放電稱為電暈放電。根據(jù)外加高電壓的極性分為正電暈或負(fù)電暈放電。電暈放電在放電空間上缺乏均一性,臭氧的生成效率較低。
射光電暈放電(正、負(fù))
在電暈放電中,從高壓電極產(chǎn)生射光狀放電場合,特稱之為射光電暈放電。與電暈放電一樣根據(jù)外加高電壓極性分為正或負(fù)電暈放電。與電暈放電相比,其放電均一性有所提升,但放電區(qū)的電子能量在空間上的變化較大,不適合用于臭氧發(fā)生器。
無聲放電
如今無聲放電是放電型臭氧發(fā)生器普遍應(yīng)用的放電方式。在一對平行電極的一邊或兩邊設(shè)置一層介電體(主要是玻璃或陶瓷),當(dāng)兩電極間加上交流高電壓,就會無聲放電。這時電極間短時間內(nèi)會反復(fù)生成和消失很多微脈沖電(microdischarge)。無聲放電產(chǎn)生之微放電柱的代表性參數(shù)如表所示。將電極間隙降至1mm以下,并維持整個放電空間為生成臭氧必要的高電場,便能高效生成臭氧。
沿面放電
這是一種沿著密貼金屬電極介電體表面的放電,與電暈放電或無聲放電相比,其放電的電子密度要高2位數(shù)左右。故在電極附近,高密度高能量的電子會大量生成臭氧,但隨與電極距離加大,電子密度、能量會急速降低,因此應(yīng)用于臭氧發(fā)生器時,需注意原料氣體的流道。
有報(bào)導(dǎo)總結(jié)了陶瓷介電體進(jìn)行沿面放電臭氧發(fā)生器的特性。交流高電壓(10kH2)、空氣原料、油冷卻時,能獲得濃度15000pm,收獲率達(dá)5.9kWh/kg的臭氧。
輝光放電
在正離子撞向陰極表面產(chǎn)生的a作用下,會釋放自由電子??看硕坞娮泳S持的乃冷陰極放電。其放電穩(wěn)定且放電體積大,但在大氣壓下很難發(fā)生,主要在低壓下(10Tor以下)放電穩(wěn)定。因此臭氧發(fā)生效率較低,一般較難應(yīng)用于臭氧發(fā)生器,但近年來,已有在大氣壓下進(jìn)行輝光放電的試驗(yàn)。
電弧放電
在輝光放電中,當(dāng)施加電壓增加,能量增加的正離子就會與陰極發(fā)生碰撞,導(dǎo)致陰極溫度上升。當(dāng)電極材料為熔點(diǎn)較高的物質(zhì)(鎢或碳等),電極表面會釋放出熱電子。此熱電子助長電離而使正離子的密度增加,由此會進(jìn)一步加熱電極材料及釋放熱電子,最終達(dá)到放電電壓較低的電弧放電。與其他放 電比較,電弧放電電流極大,但放電僅局限于幾條射光區(qū),所以臭氧的生成效率較低。
新的放電方式[重疊(復(fù)合)放電、雙重放電],共面放電
雙重放電型臭氧發(fā)生器是利用陰極電極上設(shè)置備用放電電極,備用放電電極在放電間隙內(nèi)產(chǎn)生電子,并將此電子作為初始電子促使主放電的方法。實(shí)驗(yàn)室用的低濃度臭氧中,用O2/He混合氣體可得到2.2~2.5kWh/kg的生成效率,此值與表1中臭氧發(fā)生效率相比已非常大。如想在空氣中得到穩(wěn)定的放電,需加電壓為陡升波形,其斜度dV/dt≥0.6kV/ns,且備用放電至主放電的延遲時間為30~50ns。
復(fù)合放電式臭氧發(fā)生器能在無聲放電與沿面放電同一放電空間發(fā)生,并可降低放電初始電壓以及放電保持電壓。在沿面放電與無聲放電的重疊放電方式中,已實(shí)驗(yàn)用同一放電反應(yīng)器使用單相及3相交流電。據(jù)結(jié)果稱,用3相交流電壓,生成的臭氧量更大。
前述在沿面放電型臭氧發(fā)生器中,高電壓及接地電極通過介電體相對設(shè)置,有的建議將兩個電極配置在同一平面再用介電體薄膜覆蓋的結(jié)構(gòu),從而成為一個共面放電型的臭氧發(fā)生器。


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