炭素繊維電極を用いたプラズマによるCO_2ガスの分解と炭素化

碳纤维电极等离子体分解CO_2气体并碳化

• 批准号: 13875056
• 负责人: 安岡 康一
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-13875056/
• 关键词: 炭素繊維; プラズマ; CO2ガス; 炭素化

本研究は大気圧マイクロプラズマを発生させ,プラズマ生成空間に炭素繊維を配置し,プラズマと反応させる事によりCO_2ガスの分解と炭素固定を進めるという全く新しい方法の提案である。プラズマと反応ガスとの接触時間を最大化することから本年度は,直流駆動のマイクロプラズマ発生方式を重点に,プラズマの安定発生条件の解明と,分光手法によるプラズマの評価を行った。以下に詳細を述べる。1、CO_2ガスのように,電気的負性気体を大気圧以上の圧力下で安定に生成させる放電方式として,最終的にマイクロホローカソード放電方式を採用した。この方式は数100μmの穴を陰極に設けることで,陰極穴内で効率よく電離が発生し,安定にプラズマ生成が可能であることがわかった。また,パルス駆動方式と比較して常にプラズマと反応ガスとが接触するという利点があることも示した。放電開始時と放電維持時では,電離機構が変化し,放電開始時には大きな外部安定化抵抗を必要とすることがわかった。さらに必要な抵抗値は放電電圧電流特性の微分抵抗値から算出できることを明らかにし,効率の良い直流駆動条件を明らかにした。2、直径数100μmの微小プラズマの分光計測を実施し,微量含まれる窒素のスペクトル強度比から電子温度が推定できることを示し,負性気体中では電子温度が極めて高くなり,CO_2ガスの分解に十分な電子エネルギーがあることがわかった。さらに中性ガス温度を分光的に求め,プラズマ内では数1000℃に達することを示した。3、上記マイクロホローカソードプラズマに炭素繊維を挿入した場合の放電特性について,電気的分光的計測手法により検討し,反応生成過程に及ぼす影響について明らかにし,今後の開発方針を得た。

This paper proposes a new method for carbon sequestration and carbon sequestration. This year, we will focus on the development mode of DC power, the analysis of stable development conditions, and the evaluation of spectroscopic methods. The following are detailed. 1. The negative gas of CO_2 is generated under high pressure and above, and the final discharge mode is adopted. The method is to set up a cathode with a diameter of 100μm, and the ionization rate in the cathode cavity is generated, and the stability is generated. The difference between the two is that The ionization mechanism is changed when the state is maintained, and the external stabilization resistance is necessary when the state is started. The differential resistance value of the voltage current characteristic of the current source is calculated. 2. The spectrometer measurement of micro-particles with diameter of 100μm was carried out, and the electron temperature was estimated by the intensity ratio of micro-particles, the electron temperature was extremely high in negative particles, and the electron temperature was very high in CO_2 decomposition. The neutral temperature of the spectrum is determined by the temperature of 1000℃. 3. The above notes indicate the characteristics of the state in the case of carbon fiber, the measurement method of electric spectroscopy, the process of reaction generation and the influence of carbon fiber, and the development of future policies.

项目成果

安岡康一, 渡辺英聡, 山竹 厚, 白井直機, 石井彰三: "大気圧マイクロホローカソード放電の分光観測"電気学会プラズマ研究会. PST-02-118. 27-32 (2002)

Koichi Yasuoka、Hidetoshi Watanabe、Atsushi Yamatake、Naoki Shirai、Shozo Ishii：“大气压微空心阴极放电的光谱观察”日本电气工程师学会等离子体研究组 PST-02-32 (2002)。

山野井 隆, 前田耕策, 安岡康一, 石井彰三: "ホロープラズマカソードを用いたパルス体積放電形成"電気学会論文誌A. 123巻・1号. 43-48 (2003)

Takashi Yamanoi、Kosaku Maeda、Koichi Yasuoka、Shozo Ishii：“使用空心等离子体阴极形成脉冲体积放电”IEEJ Transactions A. Vol. 123，No. 1. 43-48 (2003)

K.Yasuoka^*, Liu Lipeng, Takeshi Koyama, Shozo Ishii: "Pulsed operation of micro-hollow cathode plasma"Proceedings of International Conference on Phenomena in Ionized gases. 21a10 (2001)

K.Yasuoka^*，刘力鹏，Takeshi Koyama，Shozo Ishii：“微空心阴极等离子体的脉冲操作”电离气体现象国际会议论文集。

渡辺英聡, 遠藤康信, 倉林賢慶, 安岡康一, 石井彰三: "直流駆動マイクロホローカソード放電を用いた高効率オゾナイザの研究"電気学会プラズマ研究会資料. PST-02-13. (2002)

Hidetoshi Watanabe、Yasunobu Endo、Kenkei Kurabayashi、Koichi Yasuoka 和 Shozo Ishii：“使用直流驱动微空心阴极放电的高效臭氧发生器的研究”IEEJ 等离子体研究组材料 (2002)。

K.Yasuoka, H.Watanabe, A.Yamatake, S.Ishii: "Spectroscopic Study of Micro-Hollow Cathode Discharge for Ozone Generation"The 3rd International Workshop on Basic Aspects of Non-equilibrium Plasmas Interacting with Surfaces. 27-27 (2003)

K.Yasuoka、H.Watanabe、A.Yamatake、S.Ishii：“微空心阴极放电产生臭氧的光谱研究”第三届非平衡等离子体与表面相互作用基本方面国际研讨会。