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常压低温冷等离子体还原Fe2O3的研究

郝建民 , 朱军 , 陈永楠 , 陈宏 , 丁业立

表面技术 doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.023

目的 研究常压低温冷等离子体还原过程中气体常量对Fe2O3还原过程的影响.方法 采用冷压成形后高温烧结的方式制备Fe2O3试样块,利用射流型常压冷等离子体还原铁基氧化物,通过X射线衍射仪分析还原前后的物相,用扫描电镜观察还原前后的微观形貌,讨论了还原过程中气氛的作用和影响.结果 等离子体的还原能力取决于还原气体的成分与含量,其中氮等离子体在常温常压条件下无法还原Fe2O3,氨气+氮气混合气体为工作气体的常压低温冷等离子体能将Fe2O3还原成Fe3O4和金属Fe,还原能力随着氨气含量的增加而增强,还原速率随着氨气含量的增加而下降.氨气在等离子体中可产生多种还原性物质,如N2H4、H和H2*等,能将Fe2O3还原,且过程表现为过渡还原,即Fe2O3先被还原成Fe3O4,再被还原成金属Fe.结论 常压低温冷等离子体中的电子与热效应无法还原Fe2O3,添加氨气后的等离子体中产生了一系列的活性物质,才能还原金属Fe表面的氧化物.

关键词: 氨气 , 离子体 , 常压 , 低温 , 还原反应 , 氧化铁 , 活性物质

不同电极结构介质阻挡放电特性比较

严金云 , 方志 , 钱晨

绝缘材料

采用电压-电流波形测量、发光图像拍摄、光谱分析等手段研究大气压空气中刃-板电极、针-板电极和柱-板电极结构介质阻挡放电(DBD)的放电特性,并研究电压幅值、电源频率及气隙距离对放电功率和分子振动温度等放电参量的影响,结合放电理论对不同电极结构DBD的特性进行分析。结果表明:3种电极结构DBD的电压电流波形、Lissajous图形以及光谱谱线体现出不同的特点,相同条件下柱-板电极结构DBD放电强烈,消耗放电功率多,粒子谱线强度高,放电电流可达200 mA。电极布置差异导致电场不均匀系数的不同是放电特性出现差异的主要原因。随着电压幅值、电源频率的增加和气隙距离的减小,3种电极结构放电增强,放电功率和分子振动温度增加。

关键词: 介质阻挡放电 , 大气压 , 电极结构 , 放电特性 , 电晕

大气压大面积空气中水电极介质阻挡放电实验研究

姚正秋 , 钱晨 , 方志

绝缘材料

采用电压电流波形和Lissajous图测量及发光图像拍摄等诊断手段研究了大气压大面积空气中水电极结构介质阻挡放电的演变规律,并由发射光谱测量了氮分子第二正带系谱线强度随外加电压和电源频率的变化规律,利用测得的发射光谱数据计算分子振动温度等参数。结果表明:随着外加电压的升高,放电由局部点状逐渐演变为大面积絮状混合形式;其分子振动温度的变化范围为2547~3783 K,且电离系数的升高和单位时间内放电次数的增加能有效促使放电功率和振动温度的增加。

关键词: 介质阻挡放电 , 大气压 , 水电极 , 大面积 , 演变规律

余热驱动下双级行波热声发电机的研究

陈佰满 , 黄斯珉 , 蒋润花 , 肖汉敏 , 杨晓西

工程热物理学报

本文根据部分无法得到供电的贫困用户的调查结果,结合用户的用电需求及当地的传统烹调习惯,研制了一款利用炉灶余热驱动的双级行波热声发电机.该发电机与以木材为燃料的炉灶结合,利用炉灶燃烧后的余热作为热声发动机的驱动热源,并使用商用低成本的扬声器作为直线电机,把声功转化为有用的电能,实现热-声-电的转换过程.实验初步结果显示:该双级行波热声发电机在标准大气压和空载的情况下,实现较低的自激振荡起始温度;在外接负载的情况下,对标准大气压和加压至50 kPa时分别实现了12.6 W和22.7 W的电功输出.这一成果对解决贫困地区人民无法用电的问题具有很大的意义.

关键词: 双级行波 , 热声发电机 , 标准大气压 , 燃烧余热

大气压非平衡等离子体沉积氧化硅薄膜

林江 , 张溪文 , 韩高荣

材料科学与工程学报

本文搭建了一套大气压等离子体薄膜沉积系统,其装置采用喷枪方式,结合运动机构控制喷枪按特定轨迹移动镀膜。四乙氧基硅烷(TEOS)作为硅的先驱体,氮气为先驱体载气和等离子体放电气体,基底温度50℃~300℃,进行了大气压等离子体化学气相沉积氧化硅薄膜的研究。运用红外光谱(FTIR)、光学椭偏仪,扫描电镜(SEM)和纳米压痕仪对沉积的薄膜进行了表征。研究表明,薄膜中富含Si—O—Si键且有少量S—OH键;较高基底温度有利于在硅基底上得到一层平整致密的薄膜;基底温度300℃时薄膜硬度达到4.8GPa,略低于采用PECVD方法沉积的氧化硅薄膜。

关键词: 氧化硅薄膜 , 非平衡等离子体枪 , 大气压 , 氮气 , 四乙氧基硅烷 , 基底温度

改性聚酰亚胺沿面放电特性研究

李岩松 , 王思涵 , 张宾 , 刘继奎 , 王斌

绝缘材料 doi:10.16790/j.cnki.1009-9239.im.2016.11.011

聚酰亚胺材料以其优越的介电性能广泛应用于电力系统的绝缘中,其表面发生沿面放电是影响其绝缘性能的关键因素之一.利用自行搭建的试验系统,以纯聚酰亚胺、玻璃纤维和钛酸钾改性的聚酰亚胺为研究对象,借助扫描电子显微镜,分析其表面碳化情况,并测量其在标准大气压、低气压和高真空三种状态下的电气强度.结果表明:含有钛酸钾的聚酰亚胺材料和直角倒角的纯聚酰亚胺材料碳化现象不太明显.扫描电镜显示,低气压下绝缘材料表面比标准大气压下的平滑,含有玻璃纤维和钛酸钾的聚酰亚胺材料表面均出现孔洞.标准大气压下,含有钛酸钾的聚酰亚胺材料电气强度最低,含有玻璃纤维的聚酰亚胺电气强度最高;低气压下,含有玻璃纤维的聚酰亚胺材料电气强度最低,厚度较小时,含有钛酸钾的聚酰亚胺材料电气强度略低于纯聚酰亚胺;高真空下,纯聚酰亚胺的绝缘性能最好.

关键词: 聚酰亚胺 , 沿面放电 , 气压 , 碳化 , 电气强度

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