2013 Fiscal Year Annual Research Report
マイクロ放電によるプラズマ内包気泡流動システムの超機能化と革新的応用展開
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23246032
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
西山 秀哉 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (20156128)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 康規 金沢大学, 電子情報学系, 教授 (90303263)
高奈 秀匡 東北大学, 流体科学研究所, 准教授 (40375118)
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| Project Period (FY) |
2011-11-18 – 2014-03-31
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| Keywords | 機能性流体 / バルス放電 / 放電気泡 / 気泡ジェット / 高活性化 / ラジカル / 難分解性有機物分解 / 水質浄化 |
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| Research Abstract |
本研究では、細管内放電気泡生成システムを試作し、細管内放電と気泡挙動の経時変化を可視化解析により明らかにし、難分解性物質であるメチレンブルーの分解特性を明らかにした。また、反応炉内で放電気泡ジェットによる水中ナノパルス放電とマイクロパルス放電による酢酸分解特性を比較した。最後に、数値モデルを用いて空気プラズマのストリーマやラジカルの時間進展も明らかにした。得られた結果を要約すると以下になる。
１．1mmの細管内放電気泡の印加電圧と導電率に関して発生条件を明らかにし、細管内放電気泡の可視化解析によって、気泡界面に関する新たなモデルを提案した。気泡の瞬間的な挙動と放電特性には強い相関があり、気泡内放電時の電気特性は自発的にパターン化する。また、１回の放電エネルギーと放電持続時間の間には比例関係がある。
２．細管内気泡の膨張及び移動に起因する送液特性は、水溶液の導電率及び印加電圧に依存している。また、放電中気泡の界面変形には、数十Hz程度の低周波挙動と数百Hz程度の高周波挙動が含まれる。気泡の膨張による送液は、短時間のうちに発生し、指向性もないが、気泡自身の移動による送液は、比較的長時間発生し、印加電圧が増大するとアノード方向への送液能力が増す傾向がある。
３．細管内放電気泡のメチレンブルー分解は、カソード側でより顕著に発現する傾向があり、印加電圧が大きい条件下では、高導電率の水溶液の方がより多くのメチレンブルーを分解できる。
４．反応炉内でナノパルス放電気泡ジェットがマイクロパルス放電気泡ジェットに比し、120分間の酢酸分解率が改善された。プラズマ反応モデルを用いた数値シミュレーションにより、非熱空気プラズマのストリーマや励起窒素の形状は、既存実験と一致する。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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