介质阻挡放电的大气固氮应用-农业机械学报.PDFVIP

２０１６年 ８月 农 业 机 械 学 报 第 ４７卷 第 ８期 ｄｏｉ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１６．０８．００９ 介质阻挡放电的大气固氮应用 汤红卫　韩云峰　仲崇山 （中国农业大学信息与电气工程学院，北京 １０００８３） 摘要：在常温常压下，利用空气介质阻挡放电形成低温等离子体，使游离态氮、氧化合形成氮氧化物，再通过吸收装 置实现大气固氮，辅助农业氮肥生产。在前期研究放电时间、频率、电压峰峰值对固氮效率影响的基础上，以介质 材料、介质厚度、放电间隙、电压峰峰值为试验因素展开进一步研究，并采用氮氧化物气体质量浓度为检测指标，以 排除吸收系统误差。正交试验结果表明，介质材料对氮氧化物气体质量浓度影响最大；石英材料、介质厚度 ５ｍｍ、 放电间隙２ｍｍ、电压峰峰值 ３０ｋＶ为试验最优水平。在试验最优水平下，放电持续 ５ｍｉｎ，氮氧化物气体质量浓度 ３ 可达 １００４２０ｍｇ／ｍ ，产出／能耗比为２２１ｇ／（ｋＷ·ｈ）。 关键词：大气固氮；介质阻挡；低温等离子体 中图分类号：Ｓ２４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００１２９８（２０１６）０８００６００５ ＡｍｂｉｅｎｔＮｉｔｒｏｇｅｎＦｉｘａｔｉｏｎＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＤｉｅｌｅｃｔｒｉｃＢａｒｒｉｅｒＤｉｓｃｈａｒｇｅ ＴａｎｇＨｏｎｇｗｅｉ　ＨａｎＹｕｎｆｅｎｇ　ＺｈｏｎｇＣｈｏｎｇｓｈａｎ （ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｔｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｂａｒｒｉｅｒｄｉｓｃｈａｒｇｅｉｎａｉｒｃａｎｐｒｏｄｕｃｅｎｏｎｔｈｅｒｍａｌｐｌａｓｍａｗｉｔｈ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅ．Ａｍｏｎｇｔｈｅｅｘｉｓｔｅｄｐａｒｔｉｃｌｅｓ，ｔｈｅｒｅｍｕｓｔｂｅｎｉｔｒｏｇｅｎａｎｄｏｘｙｇｅｎｆｒｅｅｒａｄｉｃａｌｓｗｈｉｃｈ ｃｏｍｂｉｎｅｄａｓｎｉｔｒｏｇｅｎｏｘｉｄｅｓ．Ｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｎｏｎｔｈｅｒｍａｌｐｌａｓｍａｎｉｔｒｏｇｅｎｆｉｘａｔｉｏｎｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ． Ｎｉｔｒｏｇｅｎｏｘｉｄｅｓｃａｎｂｅａｂｓｏｒｂｅｄｂｙｗａｔｅｒ，ａｎｄｔｈｅｎｉｔｒａｔｅｓｏｌｕｔｉｏｎｃａｎａｓｓｉｓｔｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ．Ｉｎｐｒｅｖｉｏｕｓｓｔｕｄｉｅｓ，Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｉｍｅ，ｖｏｌｔａｇｅａｎｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｎｎｉｔｒｏｇｅｎｆｉｘａｔｉｏｎｗｅｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ａｎｄｔｈｅｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎｗｏｕｌｄｂｅｓｈｏｗｎｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙ．Ｔｏｅｌｉｍｉｎａｔｅｅｒｒｏｒｏｆａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ，ｎｉｔｒｏｇｅｎｏｘｉｄｅｇａｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｗａｓｃｈｏｓｅｎａｓｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎｉｎｄｅｘ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｆａｃｔｏｒｓ ｉｎｃｌｕｄｅｄｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｔｈｉｃｋｎｅｓｓ，ｄｉｓｃｈａｒｇｅｇａｐａｎｄｐｅａｋｔｏｐｅａｋｖｏｌｔａｇｅ．Ａｆｏｕｒｆａｃｔｏｒｓ ａｎｄｔｈｒｅｅｌｅｖｅｌｓｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｗａｓｕｓｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈｒａｎｇｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄａｔａ，ｉｔｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓｈａｄｔｈｅｂｉｇｇｅｓｔｅｆｆｅｃｔｏｎｎｉｔｒｏｇｅｎｏｘｉｄｅｇａｓ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｒｏｕｇｈａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅａｖｅｒａｇｅｖａｌｕｅｏｆｅａｃｈｆａｃｔｏｒ，ｉｔｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｌｅｖｅｌｆｏｒｔｈｉｓ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗａｓｑｕａｒｔｚ