滑动弧等离子体固氮研究进展

传统工业固氮采用哈伯-博施(Haber-Bosch)工艺，但是需要高温高压，能耗高，污染严重。滑动弧等离子体(Gliding arc plasma, GAP)兼具热等离子体和冷等离子体的优点，能够高效地产生活性物种，显著提高能量效率，使其在固氮领域具有很大的潜在应用价值，近年来受到人们的广泛关注。然而，目前GAP固氮相关研究还比较零散，有必要对具体内容进行总结归纳。本文主要综述了近10年来国内外GAP固氮研究进展，主要包括GAP放电机制、反应器设计、工艺参数研究以及固氮反应机理研究。GAP放电存在击穿伴随滑动放电的B-G模式和持续稳定放电A-G模式，A-G模式放电有助于提高固氮效率。随着滑动弧放电技术的不断发展，GAP反应器中电极结构从传统的2D刀片结构演变到了多种3D柱形结构。通过工艺优化，GAP有助于N₂分子的振动激发，从而促进N₂分子的分裂转化。最后，对GAP固氮研究进行了展望。