冲动
专家介绍

MUEGGE与弗劳恩霍夫环境、安全及能源技术研究所(弗劳恩霍夫UMSICHT)合作开发的热催化重整工艺(TCR®工艺)可用于生产替代天然气、热解碳和合成原油。TCR®工艺的副产品是工艺水。它被认为是废料，因为它被乙腈、乙酸、苯酚、吡啶和吡咯等有机化合物污染。为循环利用工艺水，有必要去除这些有机化合物。采用MUEGGE公司的常压微波等离子体炬[1]，对工艺水进行了净化。 1. 用于工艺水净化的常压微波等离子体装置 在弗劳恩霍夫UMSICHT，采用MUEGGE公司的常压微波等离子体炬对工艺水进行回收处理，该常压等离子体炬在2.45 GHz下由压缩空气驱动(见图1)。在MUEGGE 2.45 GHz等离子体炬中加入工艺水并随之由文氏管喷嘴注入，然后注入旋转压缩空气，在压缩空气流[2]中形成微小的工艺水液滴。加压气流中工艺水的液滴越小，高能常压等离子体中有机化合物完全解离的概率越高。这种常压等离子体净化过程的完美结果，是有机化合物在与氢氧根和氧自由基解离和反应后，完全转化为水蒸气和二氧化碳。 图1:用于净化工艺水的常压微波等离子体装置。 如图2所示，通过2.45 GHz等离子体后，净化工艺水很容易通过淬火回收。 图2:用淬火法回收净化的工艺水。 在弗劳恩霍夫UMSICHT的实验中，以1升蒸馏水中各含16.81g醋酸和8.74g乙醇的溶液替代有机化合物，验证了常压微波空气等离子体对污染工艺水的净化效率。 2. 用乙醇溶液进行等离子净化试验的结果 首先，将8.74 g乙醇溶于1升蒸馏水中的测试溶液注入压缩空气中，并以130升/分钟的流速馈入常压微波等离子体中，相当于测试溶液的流速约为65毫升/分钟。在弗劳恩霍夫UMSICHT获得的结果表明，经过功率为2 kW的常压等离子体处理后，蒸馏水中乙醇溶解的比例降低了92%。 3. 用乙酸溶液进行等离子净化试验结果 随后，将16.81 g醋酸溶于1升蒸馏水的测试溶液注入到压缩空气中，并以130升/分钟的流速馈入常压微波等离子体中，相当于测试溶液的流速约为65毫升/分钟。测定蒸馏水中乙酸的溶解含量显示，经过同样2千瓦微波功率的常压等离子体处理后，乙酸的含量减少了88%。 4. 结论：常压微波等离子体对工艺水进行了成功且高效的净化 采用2 kW的低微波功率常压空气等离子体，将蒸馏水中的乙醇减少92%、乙酸减少88%，这一实验结果对于TCR®工艺中工艺水的高效净化，具有很好的前景。提高微波功率(例如75 …

等离子技术如何应对燃料电池性能下降的挑战 离聚物膜燃料电池对于零排放汽车等应用非常重要。在直接甲醇燃料电池（DMFC）中，量产膜（例如Nafion）的主要缺点是其甲醇的渗透率相对较大，这会导致燃料电池效率急剧下降。图8为DMFC的原理图。对这种膜进行等离子表面处理，可以降低其对甲醇的渗透性。此外，等离子表面处理可以显著提高膜与催化剂的结合力。 图1：直接甲醇燃料电池（DMFC）原理图[8-9]。 1. 等离子技术改善水分管理问题 多孔气体扩散层（GDL）是燃料电池的另一个重要组成部分。它为催化剂提供均质气流，并控制电池内的水分。特别在大范围的电压/电流极化曲线上的水分管理，对燃料电池效率非常重要。然而由于适当水分管理的重要性，GDL主要由一种强疏水性材料制成。但是部分亲水性的GDL是更好的选择，因为它可以在燃料电池中保留适量的水分。 图2：在气体扩散层（GDL）的全疏水表面上，经微波等离子处理的部位显示了亲水性（低压微波等离子处理后，粘附在这些亲水性部位的水滴）[9-10]。 通过氮等离子体工艺中对GDL进行表面处理，能够实现GDL的部分亲水性。将GDL用带孔板遮盖进行等离子体处理，GDL表面的未被遮盖区域会被改性。因此受到处理后的GDL表面的未遮盖区显示出亲水性（水滴粘附在这些区域上-图2），而GDL表面的覆盖部分则保留其初始亲水性。 2. 验证结果：燃料电池性能表现更高 与未经等离子处理GDL燃料电池相比，经过等离子处理的GDL燃料电池能提供明显更高的电压。因为未经等离子处理的GDL燃料电池的膜是干的，尤其在更高的电流密度下。而等离子体处理过GDL在使用时，电池中可以保留一定的水分，从而提高了燃料电池性能。 等离子技术可在很多方面提升性能。请联系我们，了解我们怎样为您的挑战定制或标准化我们的系统——让我们为您的创新加油。     参考资料 [1]          M. Walker, K.-M. Baumgärtner, M. Kaiser, J. Kerres, A. …

双等离子线如何为不断增长的市场开辟新天地 在我们的规模上，太阳能仍是一种几乎取之不尽的能源，没有地理限制，尽管它是间断性的。然而，光伏发电一直有其局限性。在表面涂层的反射质量、更经济的太阳能电池板制造方面，仍有改进的余地。此外，当今的快节奏创新对关乎的应用的光伏设计，提出了前所未有的要求。由于双等离子线在表面处理上的独特性能，如您希望比以往更高效的创新，它将是革命性的技术。原因有三： 1. 原因一：优化反射效应 硅太阳能电池的光电转换效率取决于最小化的反射损耗和表面复合度。应用等离子体聚合的SiN薄膜来改善这两种特性——反射效应。比如通过调整减反射涂层的折射率和表面性质，以避免表面复合。 在产生均匀的等离子体方面，MUEGGE的双等离子线技术表现卓著。结合等离子阵列，它适合连续和批式工艺。双等离子线和等离子阵列都能进行高效的热敏感材料表面处理，因为低压下的非平衡微波等离子体的离子能量最低，自由基密度高。 图1：由六个双等离子线构成的等离子体阵列集成于一个工艺腔中，用于低压等离子体沉积太阳能电池制造中的薄膜（德国Meyer Burger公司提供）。 光伏的氮化硅薄膜这些特性至关重要：硬度和化学电阻率是其关键特性。因此，SiN既可以用作绝缘体，也可用作许多工业应用的阻挡层材料。 “这种高度稳定的等离子体工艺为更经济的生产打开了大门，也为不断增长的市场设计光伏应用，提供了全新的可能。” 2. 理由二：让大规模生产更有利可图 如果光伏设备价格能大幅降低——比如生产规模化——则将更有利可图。太阳能薄膜电池的规模化生产中极具意义。玻璃板是CIGS薄膜太阳能组件的最先进基板。它们可以用薄金属箔代替，以降低重量和材料成本。用低压微波等离子体工艺沉积在金属板和CIGS太阳能组件顶部光学层上的聚合物薄膜，代替沉重的玻璃基板和玻璃镀膜。 3. 理由三：以更大的灵活性进入新市场 标准CIGS太阳能组件由单片连接的太阳能电池组成。因此，金属箔必须绝缘。此外，必须设置扩散屏障，防止金属箔的材料杂质和污染物扩散到CIGS中。用薄金属箔作为基底材料的优点是模块的柔性，适合移动应用和可穿戴设备。 图2：柔性金属箔上的单片连接CIGS太阳能组件，中间有等离子沉积扩散层[5-7]。 4. 超越极限：等离子工艺助能您的创新 等离子体沉积聚合物薄膜扩散屏工艺，使经济生产柔性光伏组件的新技术成为可能。此外，等离子体工艺还可用于沉积薄膜非晶硅（a-Si）太阳能电池和微晶硅（µc-Si）太阳能电池，从而将等离子体技术引入新的重要市场。 想了解我们的等离子系统如何帮您将想法变为新产品和进入新市场？请联系我们，让我们为您的项目加把力。 参考文献 [1]          H. Schlemm, …

创新的等离子系统如何在锂离子电池引入硅阳极 2007年，斯坦福研究人员发现了一种方案，来应对有关如何在电池中使用硅的挑战。通过使用新的纳米技术和方法，他们能将锂存储在微小的硅纳米线中。这些硅纳米线的尺度，比一张纸的厚度约薄一千倍。在吸收带正电的锂离子时，硅纳米线会膨胀，而它们的物理特性（尺寸和形状）会抑制硅的破碎和断裂。 1. 硅阳极提升锂离子电池性能 由于上述原因，硅被广泛认为是未来阳极技术的首选材料。电池制造商和汽车制造商都希望利用其理论上的高充电容量优势。已经证明，相比当今商业化的基于碳阳极的电池，硅阳极电池单位体积和单位重量的能量明显更高。 图 5：采用低压微波等离子体沉积技术，纯硅阳极硅柱的三维生长 [3] 依靠双等离子线技术的制造设备，进行三维多孔硅层的等离子体增强化学气相沉积 (PECVD)，具有生产硅纳米线阳极的巨大潜力。图5为采用低压微波等离子体沉积技术进行的纯硅阳极进行三维生长的硅柱。 2. 双等离子线可实现均匀且敏感的表面处理 低压非平衡微波等离子体所产生的高密度自由基，具有低离子能量，使得双等离子线和等离子阵列的组合能够对热敏材料进行高效表面处理。等离子体仅由微波激发，即没有其他磁场的影响。对于大批量的高精度均匀表面处理以及需敏感处理的材料，能够轻松的比例扩容。 感兴趣吗？您想了解这项技术的详细原理吗？请阅读关于双等离子线技术的深度文章。（链接到第1篇） 如您想了解更多如何使您的产品线受益于双等离子线技术，以及 MUEGGE如何为您定制这项技术，请随时与我们联系。 参考文献: [3]          Applying Solar Technology for Pure Silicon Anodes: …

双等离子线（DUO-PLASMALINE）系统如何助力您的可持续能源应用 人人都愿在一个更健康的星球上生活！各行业的创新者都在致力于更可持续的明天。在绿色技术的效率、质量和可扩容性等诸多方面，仍有改进的空间——特别是有关零排放汽车电池和柔性光伏板的技术。 Muegge公司的基于微波驱动的双等离子线（DUO-PLASMALINE）系统，应用于可持续能源生产/储存领域的表面处理和改性，提高了创新者们的竞争力。 想了解这项技术的原委，这篇专家评论将告诉您，双等离子线（DUO-PLASMALINE）系统如何实现了高自由基密度、大面积处理区上的等离子体高度均质性、以及升级的便利性。 1. 均质等离子体的产生：其他系统做不到 微波等离子体在低压条件下的激发，基于微波电场内自由电子的加速。理想状态下，气体电离一旦形成，电子就会相互碰撞、与中性粒子和带电物质碰撞，产生雪崩效应，从而形成等离子体。真空腔体工作压力是该过程一个重要参数：低压下，加速自由电子的平均自由行程，明显小于真空腔体的尺寸，并形成了非平衡等离子体，其特点是常温环境下的中性粒子、离子和由“热”加速的自由电子。当真空腔体内的压力进一步降低，使自由电子的平均自由行程与真空腔体尺寸相当时，自由电子与真空腔壁的碰撞概率显著增加，从而抑制对生成和保持等离子体至关重要的雪崩效应。 “错误的降压/增压方式，可能会抑制等离子体的生成与保持。” 另一方面，增压将把能量转移到中性粒子和离子等重粒子，致使等离子体逐渐热化。因此，等离子体的整体温度升高。另一方面，如果微波能量恒定但粒子密度增加，比如气体流量增加，则激发能量将不足以保持等离子体。 在恒定压力下电子密度的增加，将会抑制微波传播。在所谓的临界密度下，微波不再能穿透等离子体并被反射，此时的等离子体的作用就是一个导电壁。 注： 临界密度与电磁波频率的平方成正比。 2. 提高产能和轻松升级的解决之道——双等离子线（DUO-PLASMALINE） 基于上述原理，很多微波等离子体源的构想，就是把微波等离子体典型的高自由基密度这一高效优势利用起来。然而，由于特定的驻波模式的形成、以及微波的真空波长可能会与待处理材料的几何尺寸相同，这可能导致基板表面的等离子体处理不均匀。为处理大面积基板，微波等离子体源的比例放大是一个挑战。双等离子线（DUO-PLASMALINE）这种微波等离子源，以及基于多个双等离子线（DUO-PLASMALINE）的等离子阵列，完美应对了这个挑战。 3. 提高您的产品质量——产生均质等离子的双等离子线（DUO-PLASMALINE） 双等离子线（DUO-PLASMALINE）是一种低压微波等离子体源。等离子体仅由微波激发，即没有其他磁场影响。简言之，双等离子线是一种由微波激发的反向荧光管：沿着真空腔体安装同轴线，即由从相对两端的微波供电的导电材料，形成微波能传输线（天线）。在真空腔体内，外部同轴导体由玻璃、石英或陶瓷制成的介电管代替。介电管的内部为常压，而外部，即真空腔体则处于低压，最好在 10 帕和 1000 帕之间。微波可通过介电管、传播到低压区的真空腔内。当微波场强超过击穿场强时，在双等离子线两端、其外部同轴导体被介电管所取代的低压区会引发放电。双等离子线两端形成的短等离子“管”是导电介质，替代了缺位的外部同轴导体功能。增加微波功率，等离子体则从两端沿介质管延伸，直到形成轴向均匀的等离子体——见图1。 图 1：在双等离子线低压微波等离子体源周围形成的轴向均匀等离子体 [1] …

MUEGGE的微波等离子体炬是微波激发的等离子体源，设计于常压下工作，产生非接触等离子体，在2.45 GHz和915 MHz的微波功率下，确保稳定运行于宽范围的气体种类和流量。 MUEGGE的微波等离子炬非常适合于特殊气体合成、并有助于高反应性气体的化学反应。这是很多”能源到X”(Power-to-X)应用的关键，如”能源到气体”（Power-to-Gas）和“能源到化学”（Power-to-Chemicals）。 您所期待的是什么   常压等离子体？   针对所有应用领域的广泛服务   “能源到X”(Power-to-X)在工业和研究中的应用   电燃气燃烧器，温度> 1400°C，不使用化学燃料。   结论 1. 常压等离子体？ 物理学中，技术性等离子体被描述为物质的第四种聚集态，它由离子、电子、其他种类的激发气体和高反应性电荷载流子组成。由于在高度电离的情况下几乎完全达到局部热平衡，因此常压微波等离子体是技术性等离子体的一种特殊形式。与其他等离子体系统相比，微波等离子体产生于非接触式腔谐振器中，且不因等离子体与载热气体间的接触而引起载能电极的烧尽或介质污染。等离子炬可测量到高达3500 K的气体温度——由光发射光谱法确定。   2. 针对所有应用领域的广泛服务 MUEGGE的新一代微波头，可以构建紧凑的常压等离子源，用于表面和体积处理工艺。 常压等离子源（APS）可在2.45 GHz和915 …