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第三届等离子体科学、技术与应用中韩联合研讨会

发布日期:2019-09-29

2019828-30日,第三届等离子体科学、技术与应用中韩联合研讨会在大连市泰达美爵酒店成功举行。本次会议由大连理工大学和韩国核聚变研究所(Nuclear Fusion Research Institute)联合主办,大连理工大学物理学院承办。本次会议共有来自中韩的29位代表参会。本次会议由大连理工大学宋远红教授和韩国核聚变研究所Yong Sup Choi博士负责。

会议主题为等离子体技术的能源与环境应用,聚焦国际前沿问题,针对热/非热等离子体的物理特性及其在气体转化,材料制备和改性,等离子体废气//固处理等方面的应用进行了深入交流。本次研讨会主要以邀请报告和讨论形式展开。会议涉及的主要学术内容为:

  1. 针对等离子体技术的废气//固处理研究:

韩国Yong Sup Choi教授介绍了韩国高校和研究所近30年来热等离子体的研究进展以及其在固废处理方面的应用。尤其着重介绍了韩国方面热等离子体对含重金属无机物无害化方面的商业化应用项目。另外,Yong Sup Choi教授还和参会代表针对韩国在热等离子体固废无害化商业化项目中的失败案例展开讨论,为热等离子体固废处理商业化提供非常有价值的借鉴。大连理工大学李寿哲教授介绍了微波等离子体炬的物理特性和CF4分解应用。李寿哲教授针对等离子体发射光谱诊断,等离子体物理参数和等离子体羽辉等方面开展了深入的讨论。并进一步针对该等离子体源的特点,开展了微波等离子体用于氟化物处理应用研究。西安航天动力研究所的谭畅研究员介绍了直流热弧等离子体的固废处理研究。目前大功率等离子体炬已变成固废处理的研究热点,针对直流热弧等离子体炬,谭畅研究员介绍了直流炬中的流场和温度场计算,展示了西安航天动力研究所针对大功率直流炬在粉体制备和固废处理应用研究所使用的等离子体系统,并对各个炬的工况和等离子体特性给出了详细的介绍。韩国Kangil Kim博士针对等离子体废水处理研究,介绍了可在水下产生等离子体的多电极介质阻挡反应器。该反应器由覆盖石英管的同轴高压电极和外置多孔石英管组成。当施加高压信号后,电极间隙处产生等离子体,并通过石英管壁上的小孔向水中释放臭氧等活性物种,从而达到废水处理的效果。大连理工大学商克峰博士介绍了用于污水处理的等离子体催化系统,综述了等离子体在水中产生的活性物种及其和催化剂表面相互作用微观机制,并介绍了等离子体和催化剂结合进行污水处理的高效途径和反应机理。合肥等离子体物理研究所的倪国华研究员针对电弧等离子体及其气相污染物处理研究作了系统介绍,综述了热和非热弧的物理特性和应用,针对现有研究基础,开展了多电极弧处理挥发性有机污染物的研究。通过3对电极同时产生多个弧通道产生大体积的等离子体,并采用该等离子体源实现了苯乙烯高效等离子体脱除。韩国Dong Hun Shin博士介绍了微波等离子体处理生活垃圾研究。针对食物残渣产生的固体废弃物引发的恶臭环境问题,开展了微波等离子体结合火焰燃烧法去除食物残渣水分研究。结果表明,对于湿度83.9%和碳含量9.48%的食物残渣,经过等离子体处理后,产物中湿度可降低至9.1%,并且碳含量可提高至71%。这说明等离子体可作为高效的食物废弃物处理技术。西南物理研究院袁青青老师介绍了等离子体对低阶放射性废弃物的热解和固化技术。针对低放射性的核废料和医疗废料等有害固废,目前有效的处理方法是对其进行高温溶解固化。电弧等离子体可产生高温环境,实现放射性固废的固化。西南物理研究所已搭建了用于放射性固废固化的等离子体炬,并开展相关研究工作。结果表明,等离子体炬处理后,固废中的有机物会热解为气相小分子。无机物玻璃化形成炉渣。另外,等离子体炬也可用于玻璃化飞灰处理。

  1. 针对等离子体材料制备和改性应用研究:

上海交通大学钟晓霞教授介绍了大气压微等离子体的物理特性及其纳米材料制备应用。大气压微等离子体不需要真空设备并且具有高的电子温度和低的气体温度,因此近年来受到广泛的关注,被认为是环境友好型的新型纳米材料制备等离子体源。钟晓霞教授针对微等离子体源的电子密度,非平衡和非线性等特性,介绍该等离子体源的热力学物理特性。并针对大气压微等离子源用于纳米材料合成的优势开展讨论,介绍该等离子体源制备的银、金、碳等纳米材料的独特性质。进一步的,钟晓霞教授还分析了等离子体源参数,如功率、放电时间、溶液PH值等,对合成的纳米材料特性的调控。大连大学底兰波教授介绍了大气压冷等离子体催化剂改性研究。针对冷等离子体低温高活性特点,开展大气压等离子体在Pd/C催化剂改性工作。结果表明,采用介质阻挡放电处理后的Pd/C催化剂具有优异的活性和稳定性。针对甲酸脱氢反应,等离子体处理的催化剂活性是商业催化剂的1.1倍。如对催化剂进行循环使用,等离子体处理过的催化剂活性可达到商业催化剂的6.3倍。大连理工大学张权治副教授介绍了等离子体催化过程中,等离子体和催化剂相互作用微观机制的数值计算研究。深入讨论了催化剂表面,孔道和间隙等小尺度空间等离子体产生及其演化过程。分析了催化剂粒径,形貌,结构和介电常数等物理特性对等离子体放电参数的影响。尤其基于等离子体的分布和等离子体界面相互作用,针对催化剂边沿电场增强,催化剂孔道中等离子体参数,介质材料对等离子体分布,等离子体在不同形状和结构催化剂中传播等关键科学问题展开了深入谈论。韩国Seung Whan Lee博士介绍了等离子体和液体相互作用物理化学机制及其电化学反应驱动和纳米材料合成控制应用。电化学过程通常发生在金属电极和电解液的界面处。但是,一些实验表明,在等离子体中,电化学过程也可以在溶液和薄膜界面发生。尤其是大气压微等离子体,其可在溶液中产生稳定的亚毫米尺度非热等离子体。等离子体和溶液界面反应过程可向溶液中提供电子、离子、激发态物种等,从而在溶液中引发电化学反应。Seung Whan Lee博士介绍了韩国等离子体技术研究中心针对微等离子体源特性,开展的等离子体辅助液相电化学合成金纳米颗粒研究工作。汇报了该工作所取得的最新研究成果:通过等离子体辅助的电化学方法,在无助剂和还原物环境中,成功制备粒径分布50300纳米的金颗粒。另外,Seung Whan Lee博士分析了实验参数,如反应温度、放电电流、PH值和果糖浓度等对纳米粒子生长速率的影响。并通过实验和理论研究分析了纳米金颗粒的球型生长机制,并在此基础上进一步的讨论了控制生长银/金核壳和冠状纳米材料的方法和影响因素。

  1. 针对等离子体气体转化研究:

韩国HeeCheol Choi博士针对温室气体CO2捕集和转化应用背景,介绍了BN纳米管材料的CO2吸附和转化过程密度泛函理论计算研究。理论验证了该材料对CO2存储和转化应用的可能性。并进一步通过热力学和动力学数值计算,分析了BN纳米管CO2转化过程的储氢应用。韩国Ji Hun Kim博士介绍了微波等离子体炬降解温室气体研究。该系统由2.45GHz微波产生2kW等离子体炬结合液化天然气燃烧用于空气中挥发性有机污染物和氟化物脱除。结果表明,气相污染物的脱除效率可达到98%以上。北京航空航天大学的王海兴教授介绍了窄间隙辉光放电反应器中CO2分解实验研究。讨论了窄间隙三电极结构反应器中辉光放电的产生机制,以及该反应器中CO2转化的影响因素。分析了实验条件,如放电电压、气体流量、放电通道数量等,对CO2转化率和能量效率等宏观参数的影响。另外,王海兴教授介绍了该等离子体源用于CO2分解的最新研究结果,即在单放电通道模式,流量30 ml/min和功率2.1 W条件下,达到最高能量效率7.2%;在3放电通道模式,流量2 ml/min和功率6.6 W条件下,最高转化率达到26.2%。这些结果表明,多放电通道的窄间隙辉光放电可显著提高CO2分解的转化率和能量效率。大连理工大学刘景林博士介绍了非热等离子体中CO2转化和等离子体储能研究。综述了近年来用于CO2转化的滑动弧等离子体反应器,介绍了等离子体源的物理特性和CO2在等离子体中的反应路径,并讨论了等离子体和催化剂结合的高效新技术。

研讨会中除了邀请报告外,参会代表还针对以上几个研究方向开展了深入的讨论交流。研讨会最后环节,大连理工大学王友年教授,宋远红教授,韩国Yong Sup Choi博士总结了本次研讨会取得的成果,并对中韩在等离子体技术方面可进行的合作进行了探讨。另外,还商定了第四届中韩等离子体科学技术研讨会的举行和针对的学术专题。

该研讨会由大连理工大学王友年教授和韩国济州大学Chi Kyu Choi教授于2015年发起,本次已举办第三届。

 


 
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