[实用新型]锥齿形介质阻挡放电等离子体化学反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及低温等离子体发生技术，具体地指一种锥齿形介质阻挡放电等离子体化学反应器。

背景技术

目前，在大气压条件下通过电晕放电装置或介质阻挡放电装置(DBD)来产生低温等离子体，已成为两种应用最为广泛的等离子体化学反应技术。申请号为200510095594.X的中国发明专利申请公开说明书在分析比较电晕放电和介质阻挡放电的各自特点后，提出了一种电晕耦合介质阻挡放电的低温等离子体产生装置。该装置的两电极之间采用了针-板形状的放电结构，可以在针尖与电介质层之间的区域产生较强的等离子体区域，从而可以对流体物进行重整化学反应。这种结构的放电电极可以在针-板之间形成比较均匀的等离子体，且具有放电电压低、放电强烈、所产生的活性粒子多等特点。但当流体反应物经过该等离子体区域时，由于针尖是间断布置的，在针尖与针尖之间仍然存在大量的非等离子体区域，导致部分流体反应物不经等离子体区域就直接流出装置外，这样将不利于流体反应物重整效率的进一步提高。同时，由于针尖面积太小，针尖上的电流过于集中，使得针尖非常容易被烧蚀，因而其并不适宜于流体反应物的等离子体化学反应。

发明内容

本实用新型的目的就是要提供一种放电区域连续、运行稳定可靠、所产生活性粒子浓度大、适合于流体反应物在其中进行高效化学反应的锥齿形介质阻挡放电等离子体化学反应器。

为实现上述目的，本实用新型所设计的锥齿形介质阻挡放电等离子体化学反应器，包括反应室罩、设置在反应室罩中的一对金属电极、以及施加在该对金属电极上的高压高频电源。所述其中一个金属电极的表面设计有多排锥形放电齿，所述另一个金属电极的表面覆盖有电介质层。所述锥形放电齿和电介质层之间为强电离放电区域，当在两金属电极上加载高频高压电源后，可在该强电离放电区域形成低温等离子体区，为流体反应物提供特殊的等离子体化学反应条件。所述强电离放电区域设置有反应物进口和生成物出口。

上述各排锥形放电齿的优选参数为：齿高1～5mm、锥角5～45°、齿端与电介质层的间距0.5～4mm，各排锥形放电齿为整体连续式结构，相邻两排锥形放电齿的齿间距为1。5～9mm。

上述电介质层的优选参数为：电阻率大于10¹⁴Ω/cm、介电常数的值大于9，厚度为0.5～1.5mm，临界击穿电场强度≥400KV/cm、吸水率为0.0％。

本实用新型的优点在于：所设计的等离子体化学反应器采用锥形放电齿介质阻挡放电结构，其锥形放电齿的齿线是连续不间断排列的，由此所形成的等离子体区不论在齿线方向上还是在垂直于齿线的方向上均是连续不断的，既克服了针-板介质阻挡放电中存在非等离子体区域的缺陷，又弥补了针-板介质阻挡放电中针形电极容易烧蚀的不足。其不仅具有起始电压低、放电强烈、放电区域连续均匀、所产生的活性粒子能量高、浓度大的优点，而且具有响应速度快、可控制性好的特点。同时其结构简单、体积轻巧、运行稳定可靠，所有流体反应物均能够通过其强电离放电等离子体区进行重整，可大幅提高流体反应物的重整效率，特别适宜于在常压下流体反应物的等离子体化学反应。

附图说明

图1为一种同心圆板结构的锥齿形介质阻挡放电等离子体化学反应器的剖视结构示意图；

图2为图1中具有多排锥形放电齿的金属电极的俯视结构示意图；

图3为一种同轴圆柱结构的锥齿形介质阻挡放电等离子体化学反应器的剖视结构示意图；

图4为一种平行平板结构的锥齿形介质阻挡放电等离子体化学反应器的剖视结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述：

如图1～4所示三种结构的锥齿形介质阻挡放电等离子体化学反应器，都具有一个反应室罩4，一对设置在反应室罩4中的金属电极6、9，以及施加在该对金属电极6、9上的高压高频电源10。其中一个金属电极6的表面设计有多排锥形放电齿12，另一个金属电极9的表面覆盖有电介质层8。锥形放电齿12和电介质层8之间为强电离放电区域7，强电离放电区域7设置有反应物进口5和生成物出口11。