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Improvement in decomposition efficiency of persistent substances in exhaust gas with polarity-reversed voltage pulses

Research Project

Project/Area Number 16K06227
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Power engineering/Power conversion/Electric machinery
Research InstitutionEhime University

Principal Investigator

Kadowaki Kazunori  愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (60291506)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 尾崎 良太郎  愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 准教授 (90535361)
弓達 新治  愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 助教 (40380258)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2018: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2017: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2016: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Keywords静電噴霧 / ストリーマ放電 / 交互進展法 / 排ガス処理 / 廃水処理 / エレクトロスプレー / 水上沿面放電 / OHラジカル / プラズマ / パルス放電 / 排水処理 / OHラジカル / 極性反転パルス放電 / 脱臭処理 / 放電 / パルスパワー / 分解効率
Outline of Final Research Achievements

The purpose of this study is to improve decomposition efficiency of persistent substances in exhaust gas and waste water using pulse power. Extension of many microdroplets produced by an electrospray technique with an injection needle electrode facing the water surface is followed by subsequent pulsed streamer propagation from the same electrode. Normally, it is difficult to spread the spray and streamer in the same space from one needle. In this study, an alternate propagation method for the spray and the streamer discharge is proposed. Repetitive pulse voltages with ripple component corresponding to the natural vibration frequency of the water droplet at the needle tip are superimposed onto a DC component, so that the electrospray can be followed by the streamer discharge. In the decomposition experiment for toluene-containing gas, the treatment efficiency of this method becomes higher than that of the treatments with spray-only or discharge-only.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

放電の休止期間に確実に静電噴霧を引き起こすことために,脈動電圧を注射針に印加する理由は,一定電界下での静電エネルギーのみで半球状液滴の先端部にテイラーコーンを形成するよりも,脈動電圧で水滴を固有振動させることにより運動エネルギーを付与したほうが,一定の位相で確実にテイラーコーンが形成されやすいのではないかと考えたからである。このような発想を元にして噴霧と放電の同一空間形成に対するミリ秒オーダーでの時間制御を試みた例はこれまでなく,学術的にも価値がある。さらに本技術は新しい排ガス・廃水処理技術としての応用が期待されることから,本研究は社会的意義も有している。

Report

(5 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2019 2018 2017 2016

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (14 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Alternate Expansion of Streamer Corona and Fine Water Droplets from a Syringe Needle Subjected to Rippled Voltage2019

    • Author(s)
      田丸 寛太,弓達 新治,尾崎 良太郎,門脇 一則
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Fundamentals and Materials

      Volume: 139 Issue: 4 Pages: 205-211

    • DOI

      10.1541/ieejfms.139.205

    • NAID

      130007622050

    • ISSN
      0385-4205, 1347-5533
    • Year and Date
      2019-04-01
    • Related Report
      2019 Annual Research Report 2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Optimization of High Voltage Ripples for Alternate Propagations of Streamer Discharges and Water Droplets Produced by Electrospray2018

    • Author(s)
      Shinji Yudate, Kanta Tamaru, Ryotaro Ozaki, and Kazunori Kadowaki
    • Journal Title

      Proceedings of the 2nd International Conference on Dielectrics (ICD 2018)

      Volume: 1 Pages: 191-191

    • DOI

      10.1109/icd.2018.8514573

    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of Superposed Repetitive Pulses onto DC Voltage on Discharge Extension into Fog Water Produced by Electrospray2017

    • Author(s)
      Takahiro Kondo, Ryotaro Ozaki, Kazunori Kadowaki
    • Journal Title

      Proceedings of 2017 International Symposium on Electrical Insulating Materials (ISEIM)

      Volume: 1 Pages: 390-393

    • Related Report
      2017 Research-status Report
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  • [Presentation] Effect of Very Fine H2O2 Spray Alternated with Streamer Propagation from a Syringe Electrode on Gaseous Toluene Decomposition2019

    • Author(s)
      Shinji Yudate, Ryosuke Tamada, Kanta Tamaru, Ryotaro Ozaki, Kazunori Kadowaki
    • Organizer
      The 7th International Symposium on Organic and Inorganic Electronic Materials and Related Nanotechnologies
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    • Author(s)
      玉田 亮介,弓達 新治,尾崎 良太郎,門脇 一則
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      第50回電気電子絶縁材料システムシンポジウム
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    • Author(s)
      三好 修平,弓達 新治,尾崎 良太郎,門脇 一則
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    • Author(s)
      玉田 亮介,弓達 新治,尾崎 良太郎,門脇 一則
    • Organizer
      令和元年度 電気関係学会四国支部連合大会
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  • [Presentation] 単一電極での静電噴霧と放電の交互進展による廃液処理の検討2018

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      三好 修平,弓達 新治,尾崎 良太郎,門脇 一則
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      第49回電気電子絶縁材料システムシンポジウム
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  • [Presentation] 脈動周波数最適化による静電噴霧と放電進展の時間制御2018

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      田丸 寛太,弓達 新治,尾崎 良太郎,門脇 一則
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      第49回電気電子絶縁材料システムシンポジウム
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      三好 修平,弓達 新治,尾崎 良太郎,門脇 一則
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      平成30年度 電気関係学会四国支部連合大会
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      田丸 寛太,弓達 新治,尾崎 良太郎,門脇 一則
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      平成30年度 電気関係学会四国支部連合大会
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      三好 修平,弓達 新治,尾崎 良太郎,門脇 一則
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      電気学会研究会
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    • Author(s)
      田丸 寛太,弓達 新治,尾崎 良太郎,門脇 一則
    • Organizer
      平成29年電気学会全国大会
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  • [Presentation] エレクトロスプレー法による微小液滴形成と放電進展によるインジゴカルミン水溶液の脱色2018

    • Author(s)
      弓達 新治,近藤 賢宏,尾崎 良太郎,門脇 一則
    • Organizer
      平成29年電気学会全国大会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 静電噴霧法における気液混相領域と放電プラズマ進展領域の対応性2017

    • Author(s)
      近藤 賢宏,尾崎 良太郎,門脇 一則
    • Organizer
      平成29年電気学会全国大会
    • Place of Presentation
      富山大学五福キャンパスス(富山県富山市)
    • Year and Date
      2017-03-15
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  • [Presentation] 静電噴霧法における重畳パルス電圧の放電進展確率への影響2017

    • Author(s)
      近藤 賢宏,尾崎 良太郎,弓達 新治,門脇 一則
    • Organizer
      平成29年度 電気関係学会四国支部連合大会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] パルス沿面放電処理による水分含有トルエンガスの分解率とオゾン生成率との相関性2016

    • Author(s)
      近藤 賢宏,尾崎 良太郎,門脇 一則
    • Organizer
      平成28年電気学会 基礎・材料・共通部門大会
    • Place of Presentation
      九州工業大学戸畑キャンパス(福岡県北九州市)
    • Year and Date
      2016-09-05
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  • [Book] パルスパワーの基礎と産業応用 ~環境浄化、殺菌、材料合成、医療、農業、食品、生体、エネルギー~2019

    • Author(s)
      門脇一則(分担執筆:2章1節「水中・水上および霧中でのパルス放電応用」)
    • Total Pages
      254
    • Publisher
      (株)エヌ・ティー・エス
    • Related Report
      2019 Annual Research Report

URL: 

Published: 2016-04-21   Modified: 2021-02-19  

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