所属领域

绿色低碳能源

技术成熟度

小试

应用行业

合作方式

技术开发

成果概况

气体放电低温等离子体中含有大量活性粒子，包括高能电子、离子、自由基、活性原子和分子及紫外光子等，能够激发一系列物理和化学反应，而宏观温度又可以保持较低水平，可以使低温下难以发生的反应得以实现。此外，等离子体技术和传统的催化剂相结合能够产生等离子体催化协同效应。本项目面向目前亟待解决的能源和环境问题，设计研发了不同结构的同轴介质阻挡放电反应器、刀片式滑动电弧反应器以及旋转滑动电弧反应器等，这些反应器结构简单、制作成本低、可与传统催化等技术相结合，并且可实现工业化放大；另外开发了适用于这些反应器的交流高频、微秒脉冲和纳秒脉冲等电源，所构建的低温等离子体协同催化系统可应用于能源转化和环境保护等领域。

关键技术

传统的污染物处理、温室气体转化和可再生生物质能源利用等过程存在着能源消耗大、催化剂失活、以及副产物生成等多种问题，限制了这些工艺过程的大规模应用。和传统的热化学及热催化反应相比，低温等离子体协同催化技术结构简单紧凑、反应启动停止迅速、灵活性高以及适用场合多样等特性，并且等离子体催化协同效应可以降低催化剂的活化温度，在维持催化剂催化活性和稳定性的同时，实现反应物的高效转化，提高目标产物的产率和选择性，减少副产物的生成，具备在能源转化和环境保护领域应用的潜在优势。

应用领域和市场前景

本项目所构建的低温等离子体协同催化系统可应用于能源转化和环境保护等领域，包括 CO2和CH4转化利用、生物质转化利用、VOC 和氮氧化物等有毒废气降解脱除、废水处理和修复有机污染的土壤以及上述化学反应过程所用催化剂的改性处理等。另外，在大力发展可再生能源（风能、太阳能等）的今天，可再生能源驱动的等离子体协同催化能源转化系统能够将过剩电能转化为化学能来存储和运输，可有效解决可再生能源的储能问题，避免了传统化石燃料发电排放的温室气体，从真正意义上实现清洁能源转化利用。因此，基于可再生能源的低温等离子体协同催化技术将进一步推动低温等离子体技术在能源转化和环境保护领域的发展和应用。