コロナ放電/真空紫外光の相乗効果を用いた汚染ガス分解装置開発の基礎研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09555083
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 酒井 洋輔 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20002199)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 河野 仁志 (株)朝日工業社, 技術研究所, 副主任研究員 ; 五十嵐 龍志 ウシオ電機(株)技術研究所, 次長 ; 菅原 広剛 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (90241356) ; VENTZEK Pete 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (80261329)
• Keywords: 大気汚染 / 窒素酸化物 / フロン / バリア放電 / 真空紫外光 / 放電分解

Research Abstract

本研究は、NOxやフロン等の環境に悪影響を与えるガスを、バリア放電と真空紫外線照射のハイブリッド方式を用いて、環境に無害な分子に分解する原理を解明し、これを実用化装置へ発展させるための基礎データを与えることが目的である。本年度は、真空紫外光(エキシマランプを用いる)の照射とバリア放電プラズマを組み合わせた装置、ならびに分解ガス評価用質量分析器とガスクロマトグラフ、および放電プラズマ診断用発光スペクトルとレーザ吸収スペクトル観測系を構築し、本実験装置を用いてNO_2ガスの分解予備実験を試みた。その結果、低気圧グロー放電でNO_2ガスの80%以上がN2とO2に分解することが明らかとなり、実験系が計画通りに動作したことを確認した。現在本実験は進行中である。
これと並列して、バリア放電プラズマ特性を理解し、汚染ガス分解リアクターの最適条件を得るために、希ガス(モデルガスとして使用)バリア放電特性をレーザ分光法による観測と電算機によるシミュレーションの両者から、電源周波数50kHzから13.56MHz、気圧1Torrから100Torr間で研究している。その結果、周波数が低下するほど、また気圧が増加するほど、電極付近で電界が増大、電子エネルギーが上昇し、励起粒子の生成率が高くなることを始めとして、放電空間内の電子、イオン、電界等の空間・時間分布が示された。また、放電内で消費されるエネルギーと電源から供給されるエネルギーをとおして、励起粒子の生成効率が検討された。

Research Products

• [Publications] Y.Sakai: "Comparative Study on Xe(1s4)Laser Light Absorption and Associated Optogalvanic Signal in a DC Discharge in Ne-Xe Mixtures" Proceeding of XXIII International Conference on phenomena of Ionized Gases. I92-I93 (1997)
• [Publications] A.Oda: "Modeling of LF barrier discharge in a Xe excimer lamp" Proceeding of XXIII International Conference on Phenomena of Ionized Gases. V74-V75 (1997)
• [Publications] Y.Sakai: "Spatial Distribution of Excited Xe(1s4)Atoms in a High Frequency Barrier Discharge in Neon-Xenon Mixtures" Proceeding of 13th International Symposium on Plasma Chemistry. 719-724 (1997)
• [Publications] 井上剛: "直流グロー放電と紫外光を用いたハイブリッド方式によるNOx分解" 電気学会全国大会. (発表予定). (1998)
• [Publications] 宮本健一: "Ar/Ne,Ar/He混合ガスLFバリア放電・Ar(1s2)励起原子の空間分布・" 電気学会全国大会. (発表予定). (1998)
• [Publications] 小田昭紀: "バリア放電のシミュレーション(IX)ブロッキングコンデンサ容量の放電特性への影響" 1998年春季応用物理関係連合講演会. (発表予定). (1998)