纳秒脉冲填充床放电等离子体协同MnOx-CeO2/γ-Al2O3高效降解SF6
编号:47
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更新:2025-08-11 15:36:41 浏览:35次
口头报告
摘要
六氟化硫(Sulfur hexafluoride,SF6)因其优异的绝缘性能被广泛应用于电力设备中,但其极高的全球变暖潜能值(GWP=23,900)和长达3200年的大气寿命,使其成为碳中和进程中亟需控制的关键温室气体。为此,本研究创新性地将纳秒脉冲填充床放电等离子体与MnOx-CeO2/γ-Al2O3相耦合,在常温常压下实现了SF6的高效降解。本研究采用纳秒脉冲电源作为激励,对比了不同填充材料和稀释气体下纳秒脉冲填充床放电等离子体的电学特性、光学特性、放电形貌、活性粒子分布以及SF6降解性能。同时对脉冲参数进行了优化,构建了高效的等离子体催化反应体系。实验结果表明,在15 kV下,采用γ-Al2O3作为填充介质可使峰值电流从12.6 A提升至14.8 A,通过介电增强效应显著促进微放电通道形成;当脉冲上升时间从500 ns优化至50 ns时,正向峰值电流增加218%(3.7→11.8 A),同时电子能量分布向高能区迁移。在最优条件下,该体系实现了99.1%的SF6降解效率和75.5 g/kWh的能量产率,较单一等离子体处理降解效率提升17%,并有效抑制了SOF2/SOF4等有毒副产物的生成。此外,通过表征技术结合DFT理论计算,揭示了MnOx-CeO2/γ-Al2O3催化剂表面具有的丰富晶格氧空位,能够与等离子体激发形成的高能电子与活性氧物种协同作用,不仅降低SF6吸附能至-6.97 eV,还通过Mn3+/Ce4+↔Mn4+/Ce3+之间的动态氧化还原循环实现持续的电子转移和氧物种再生,从而加速S–F键断裂,为含氟温室气体的高效降解提供了理论支撑与技术路径。
关键词
纳秒脉冲放电,等离子体催化,MnOx-CeO2/γ-Al2O3,SF6降解
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