（文章來源：普樂斯）
大氣壓DBD等離子體可分為同軸圓管式和平行板式兩種基本結(jié)構(gòu)。由于不同放電管結(jié)構(gòu)參數(shù)存在差異，同軸圓管式放電管很難實(shí)現(xiàn)小于1mm的窄間隙放電，并聯(lián)數(shù)量越多，放電裝置等效電容越大，越難以實(shí)現(xiàn)高頻激勵(lì)。與同軸圓管結(jié)構(gòu)相比，平行板式DBD等離子體裝置原理結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且由于可以采用介電性能和絕緣性能優(yōu)良的氧化鋁材料制作薄電介質(zhì)層，能夠采用高頻高壓電源激勵(lì)，因此可以在極窄的間隙內(nèi)實(shí)現(xiàn)大氣壓強(qiáng)電場(chǎng)放電，等離子體化學(xué)反應(yīng)效能發(fā)揮得更加充分。接下來主要探討關(guān)于大氣壓平板等離子體反應(yīng)器的五個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。

采用矩形薄平行板結(jié)構(gòu)，由于放電間隙很窄，對(duì)加工精度要求就很高，加工難度很大，同時(shí)對(duì)電介質(zhì)層的厚度和平整度要求也很高，大氣壓平板等離子體反應(yīng)器采用窄放電間隙結(jié)構(gòu)的益處是能夠?qū)崿F(xiàn)大氣壓下的強(qiáng)電場(chǎng)放電，放電空間的電離度和電離區(qū)域占空比都會(huì)相應(yīng)提高，進(jìn)而增強(qiáng)了等離子體化學(xué)反應(yīng)效能。放電間隙越小，約化電場(chǎng)強(qiáng)度越高，電離占空比越高，越有利于反應(yīng)氣體中活性粒子的產(chǎn)生。

目前，常用的電介質(zhì)材料主要有硼硅酸鹽玻璃、石英和搪瓷等。這些材料的介電常數(shù)較低，機(jī)械強(qiáng)度差，易碎，無法將其制造得很薄，因此限制了能量向放電空間內(nèi)的傳遞。相比之下，高純度的氧化鋁是一種較為理想的DBD電介質(zhì)材料，可以制作得很薄，厚度只有0.25~0.64mm，介電常數(shù)較高，力學(xué)性能和導(dǎo)熱性能非常好。因此，將其作為反應(yīng)器電介質(zhì)層，一方面可以提高放電空間的擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度，另一方面也有利于提高放電能量的傳遞效率。然而，將其燒結(jié)成面積大于200cm2均勻平整的薄平板電介質(zhì)層非常困難。

工業(yè)應(yīng)用的大氣壓DBD多數(shù)表現(xiàn)為微放電模式，為了提高放電空間的電離區(qū)域占空比，要求整個(gè)放電空間的擊穿電場(chǎng)分布均勻，在宏觀上體現(xiàn)出擊穿電場(chǎng)的均勻性，以促使整個(gè)放電空間都能有效形成微放電通道。而在微觀上，要求在每一個(gè)微放電通道中都能產(chǎn)生時(shí)空瞬變的局域強(qiáng)電場(chǎng)，以提高反應(yīng)氣體的電離度，有利于切斷反應(yīng)氣體分子的化學(xué)鍵，提高目標(biāo)產(chǎn)物的濃度。這樣，在宏觀均勻電場(chǎng)和微觀強(qiáng)化電場(chǎng)的共同作用下，放電空間的電離度和電離區(qū)域占空比將大幅提高。從目前來看，在大氣壓平板等離子體反應(yīng)器中通過改進(jìn)放電電極結(jié)構(gòu)和引入新的放電模式是在宏觀均勻電場(chǎng)中強(qiáng)化微放電通道時(shí)空瞬變強(qiáng)電場(chǎng)的有效途徑。

在常規(guī)大氣壓DBD狀況下，不銹鋼電極和反應(yīng)器密封材料具有很好的抗氧化和抗腐蝕性能。然而，在大氣壓平板等離子體反應(yīng)器中，不銹鋼放電電極在強(qiáng)電場(chǎng)生成的大氣壓非平衡等離子體中會(huì)被輕易氧化和腐蝕，降低反應(yīng)器的性能和穩(wěn)定性。同時(shí)，反應(yīng)器使用的密封和粘接材料在電子、離子和化學(xué)活性物質(zhì)的共同作用下也會(huì)大大降低等離子體的化學(xué)反應(yīng)效能。因此，尋求提高反應(yīng)器電極材料和密封材料的抗氧化性能是必須解決的技術(shù)困難之一。

要實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器規(guī)模化應(yīng)用，需要將其組成陣列，以此擴(kuò)大目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)量。然而，由于大氣壓平板等離子體反應(yīng)器對(duì)于激勵(lì)電源來說屬于容性負(fù)載，構(gòu)成陣列后其等效電容會(huì)隨使用反應(yīng)器數(shù)量的增加而增加，降低了反應(yīng)器陣列應(yīng)用系統(tǒng)的諧振頻率，規(guī)模尺度放大效應(yīng)明顯，優(yōu)化效能得不到充分發(fā)揮。另一方面，構(gòu)成陣列的反應(yīng)器由于存在放電間隙等結(jié)構(gòu)參數(shù)的差異，在常規(guī)電源激勵(lì)時(shí)，部分放電間隙較寬的反應(yīng)器的放電性能出現(xiàn)劣化。因此，需要采用新的激勵(lì)技術(shù)，如分區(qū)激勵(lì)技術(shù)，解決反應(yīng)器陣列的規(guī)模尺度放大效應(yīng)引發(fā)的放電性能劣化問題。
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