大气压Ar-NH3混合气体氧化锆介质阻挡放电特性与产物分布

为了更好地调控等离子体氨制氢的效果，从等离子体自身入手，采用较高介电常数（37.1）的氧化锆阻挡介质，通过改变外施电压幅值和NH3掺杂比例，研究大气压Ar-NH3混合气体氛围放电的光电特性，利用光学发射光谱分析了放电产物的种类和代表性产物的分布规律。研究发现，随着外施电压的增加，等离子体沉积的功率逐渐增强，放电电流脉冲数目逐渐增加。较低NH3比例下，亚稳态Ar原子和NH3之间的彭宁反应使得放电图像表现为由汤森发展成辉光放电；而在较高NH3比例下，NH3对放电的淬灭作用逐渐增强，使得放电图像表现为细丝状。放电后缓慢降低电压时，较低NH3比例下的辉光放电保持该放电模式熄灭，而较高NH3比例下的丝状放电以单根放电柱熄灭。随着NH3比例的增加，放电颜色由淡紫色转变为橙黄色，放电发射光强逐渐减弱，NH3对电子的淬灭作用打破了电子产消的平衡模式，大量消耗了激发态氩原子和降低了NH产量，使得产物浓度逐渐降低。研究结果说明，一方面可以利用NH3比例来调控放电模式，另一方面可通过外施电压幅值和NH3比例协同控制放电产物浓度。