Моделирование синтеза озона в поверхностном барьерном разряде в кислороде

Ткаченко, Илья Сергеевич

Моделирование синтеза озона в поверхностном барьерном разряде в кислороде тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.04 ВАК РФ

Ткаченко, Илья Сергеевич АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Москва МЕСТО ЗАЩИТЫ

2010 ГОД ЗАЩИТЫ

02.00.04 КОД ВАК РФ

Диссертация по химии на тему «Моделирование синтеза озона в поверхностном барьерном разряде в кислороде»

Автореферат диссертации на тему "Моделирование синтеза озона в поверхностном барьерном разряде в кислороде"

На правах рукописи

00460'Ы-^О

Ткачей ко Илья Сергеевич

МОДЕЛИРОВАНИЕ СИНТЕЗА ОЗОНА В ПОВЕРХНОСТНОМ БАРЬЕРНОМ РАЗРЯДЕ В КИСЛОРОДЕ

02.00.04 - Физическая химия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва-2010

2 /> И ЮН 7010

004606135

Работа выполнена в лаборатории катализа и газовой электрохимии кафедры физической химии Химического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова

Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

ведущий научный сотрудник Гибалов Валентин Иванович Научный консультант: академик РАН, доктор химических наук, профессор

Лунин Валерий Васильевич

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор

Разумовский Станислав Дмитриевич

кандидат физико-математических наук, доцент Умнов Анатолий Михайлович

Ведущая организация: Московский государственный университет

дизайна и технологии

Защита состоится 24 июня 2010 года в 15™ часов на заседании Диссертационного ученого совета Д.501.001.50 но химическим и физико-математическим наукам при Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова по адресу: 119991, Москва, ГСГ1-1, Ленинские горы, д. 1, стр. 3, Химический факультет МГУ, аудитория 446.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.

Автореферат диссертации размещен на сайте Химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова: www.chem.msu.ru. Автореферат разослан 24 мая 2010 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 501.001.50, кандидат химических наук

Матушкина Н.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Возросшее внимание общества к проблемам загрязнения окружающей среды многократно повысило значимость экологически чистых производств и технологий. Среди химически активных веществ озон является одним из самых перспективных экологически чистых сильных окислителей и широко используется в современных технологических процессах; перечень областей применения озонных технологий весьма обширен: химическое производство, физика и физическая химия, медицина, биология, пищевое и сельскохозяйственное производство, дезодорация и дезинфекция помещений.

Основным промышленным методом получения озона является его электросинтез из кислорода, а именно: получение озона в барьерном электрическом разряде. Различают три типа барьерного разряда: объемный, копланарный и поверхностный, - в зависимости от взаимного расположения диэлектриков и токопроводящих электродов. В настоящее время накоплен обширный экспериментальный и теоретический материал об объемном и копланарном барьерных разрядах, в том числе, о синтезе озона в них. Синтез озона в поверхностном барьерном разряде до сих пор изучен в значительно меньшей степени, что препятствует эффективному практическому использованию данного вида разряда.

Совершенствование существующих и создание новых промышленных устройств на основе поверхностного барьерного разряда требует глубокого понимания механизмов процессов, происходящих в этом разряде, в том числе при синтезе озона. Малые размеры каналов микроразрядов, их наносекундная длительность и практически невозможность фиксации единичного микроразряда в пространстве значительно затрудняют его экспериментальное исследование. По этой причине исследование динамики поверхностного барьерного разряда и кинетики электросинтеза озона в нем численным моделированием представляется перспективным методом.

Исследование разряда, контролируемого диэлектрическими барьерами, представляет не только прикладной, но и значительный научный интерес. Экспериментальное и теоретическое изучение пространственно-неоднородного барьерного разряда дает возможность понять физические принципы протекания собственно поверхностного барьерного разряда, а также фундаментальные закономерности физики разрядных явлений.

Таким образом, исследование барьерного разряда, в том числе поверхностной геометрии, и синтеза озона в нем методом численного моделирования является актуальной задачей физики и химии низкотемпературной плазмы.

Работа выполнена в рамках научных исследований, проводимых на кафедре физической химии Химического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова по теме «Химические реакции в электрических разрядах и при фотохимическом и лазерном инициировании» (№ гос. регистрации 01.200.1 15175).

Цель работы. Цель работы состояла в изучении основных закономерностей развития поверхностного барьерного разряда в кислороде при электрическом пробое газа в разрядной области, динамики формирования разрядных каналов и кинетики электросинтеза озона в нем. Объектом исследования выбран поверхностный барьерный разряд при положительной и отрицательной полярностях приложенного к высоковольтному электроду напряжения. Методической основой исследований является метод численного моделирования.

В работе поставлены и решены следующие задачи:

1) исследование динамики пробоя газа в разрядной области и формирования канала микроразряда в поверхностном барьерном разряде и роли фотостимулированных процессов в нем;

2) изучение формирования канала микроразряда, его структуры и механизма удлинения вдоль поверхности электродов при различной полярности приложенного напряжения к проводящему высоковольтному электроду;

3) получение пространственно-временных распределений напряженности электрического поля, концентраций заряженных частиц над диэлектрической поверхностью, а также тока разряда в цепи питания;

4) исследование динамики развития последовательных серий микроразрядов при наличии остаточного заряда на поверхности диэлектрика;

5) изучение динамики и пространственно-временной структуры энерговыделения в разрядной зоне над диэлектрической поверхностью;

6) расчет пространственно-временной структуры распределения атомарного кислорода и эффективности синтеза озона в поверхностном барьерном разряде.

Научная новизна.

Создана 2,5-мерная модель поверхностного барьерного разряда в кислороде нормального давления, которая учитывает наличие в разрядной зоне: диэлектрика конечной толщины, заряда на поверхностях диэлектрика и проводящего электрода, канала микроразряда конечной толщины и фотопроцессов, в том числе, фотостимулированной эмиссии электронов с твердых поверхностей.

В результате проведенных расчетов впервые показано, что движение и развитие катодо-направленного стримера вдоль диэлектрической поверхности приводит, в конечном счете, к формированию канала микроразряда за головой стримера с напряженностью поля близкой к нулю.

Впервые показано, что формирование канала микроразряда с напряженностью поля близкой к нулю связано с ростом мощности стримера, как источника электронов. Рост мощности стримера связан с формированием в голове стримера положительной обратной связи: рост напряженности электрического поля приводит к увеличению скорости размножения и концентрации электронов, что ведет к росту плотности фотонов, которые, в свою очередь, обеспечивают увеличение плотности вторичных фотоэмиссионных электронов.

Найдено, что при концентрации электронов в канале микроразряда порядка 1015 частиц/см3 напряженность электрического поля становится близкой к нулю, перенос заряда по каналу практически прекращается, а стример продолжает движение, увеличивая при этом длину канала микроразряда.

Впервые сформулировано, что основным источником электронов для анодо- направленного стримера является канал микроразряда. Показано, что плотность электронов в канале микроразряда ограничена и определяется устанавливаемым равновесием между скоростью прилипания и размножения электронов. Напряженность поля при этом равновесии устанавливается на уровне 100 Таунсендов (Тд).

Впервые показано, что две формы существования канала микроразряда", с напряженностью поля порядка 100 Тд и напряженностью поля близкой к нулю, определяются мощностью источников электронов, которые инжектируются в канал микроразряда. При ограниченной мощности, когда концентрация электронов не превышает уровня в 1013 частиц/см3, формируется канал с высокой напряженностью электрического поля (отрицательная полярность приложенного напряжения), при концентрации электронов порядка 1015 частиц/см3 формируется канал с низкой напряженностью поля (положительная полярность приложенного напряжения).

Впервые показано, что две формы существования канала микроразряда определяют их длины: канал микроразряда с высокой напряженностью электрического поля в разы короче канала микроразряда с низкой напряженностью поля, что связано с быстрым падением электрического потенциала вдоль канала.

Впервые найдено, что основное энерговыделение, а так же основная диссоциация молекулярного кислорода и синтез атомарного кислорода происходят в голове стримера микроразряда с низкой напряженностью электрического поля в его канале при положительной полярности напряжения. В то время как при отрицательной полярности напряжения наличие высокой напряженности электрического поля в канале микроразряда приводит к тому, что основные процессы происходят в самом канале.

Показано, что общий выход озона выше в канале микроразряда с низкой напряженностью электрического поля. В тоже время величины энергетической эффективности синтеза озона в обоих каналах практически совпадают.

Практическая значимость.

Результаты работы уточняют и объясняют принципиальные механизмы и динамику пробоя газового промежутка в поверхностном барьерном разряде, а также в скользящем разряде на диэлектрическом катоде в объемном барьерном разряде. Полученные в работе данные позволяют проводить осмысленную эволюцию газоразрядных приборов, в которых используется барьерный разряд. В первую очередь, это повышение энергетической эффективности и эксплуатационных характеристик промышленных генераторов озона; источников УФ-излучения, аппаратов стерилизации И повышения адгезионных свойств упаковочных материалов. Кроме того, полученные данные могут быть использованы в создании промышленных устройств поверхностного разряда для

систем поджига топлива в прямоточных двигателях и изменения аэродинамических свойств поверхностей гиперзвуковых летательных машин.

Созданная численная 2,5-мерная математическая модель синтеза озона в поверхностном барьерном разряде в кислороде и установленные параметры этого процесса являются основой для расчета и оптимизации реальных электротехнических устройств, в том числе озонаторов, принцип работы которых основан на поверхностном барьерном разряде. Результаты расчетов использованы для конструирования таких устройств на предприятиях ООО «Экопромика» г.Москва и ООО «Электроэкология» г.Санкт-Петербург.

Программа и алгоритм численной модели для расчета физико-химических параметров синтеза озона в поверхностном барьерном разряде используются для обучения студентов и дипломников численным методам в лаборатории катализа и газовой электрохимии Химического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова.

Апробация работы. Результаты работы докладывались: на VIII, XI, ХП, XIII, XV и XVI Международных конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов», (Москва, 2001, 2004, 2005, 2006, 2008, 2009); на молодежной конференции студентов «Успехи в химии и химической технологии «МКХТ-2003», (Москва, 2003); на Юбилейной научной конференции «Герасимовские чтения», посвященной 100-летию со дня рождения член-корр. АН СССР Я.И. Герасимова, 29-30 сентября 2003 г., (Москва, 2003); на Первой Всероссийской конференции «Озон и другие экологически чистые окислители. Наука и технологии», посвященной 250-летию МГУ имени М.В.Ломоносова, 7-9 июня 2005г., (Москва, 2005); на Международном конгрессе ЮА 17й1 world congress&exhibition: Ozone&Related Oxidants Innovative&Current Technologies, Strasbourg, France, August 22-25,2005, (Страсбург, 2005); на 30-ом Всероссийском семинаре «Озон и другие экологически чистые окислители. Наука и технологии» (Москва, 2008).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, включая 3 статьи и 11 тезисов докладов.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, выводов, списка цитируемой литературы, приложения. Работа изложена на 148 страницах, включает 80 рисунков и 4 таблицы. Список цитируемой литературы содержит 128 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации.

В первой главе представлен обзор литературы, в первом разделе которого указаны основные области применения озона в науке и технологии, рассмотрены различные типы барьерного разряда и примеры его использования. Второй раздел посвящен обзору экспериментальных данных о структуре и физико-химических характеристиках барьерного разряда.

Сделан вывод о перспективности применения численных методов при исследовании барьерного разряда, в том числе поверхностной геометрии.

Во второй главе приведены принципы построения алгоритма 2,5-мерной численной модели, созданной для изучения основных характеристик объекта исследования данной работы - поверхностного барьерного разряда в кислороде, рис.1. Модель описывает поверхностный барьерный разряд в приближении локального равновесия, позволяя численно рассчитывать основные параметры поверхностного барьерного разряда в кислороде, аналитически интерпретировать получаемые результаты и сравнивать их с экспериментальными данными.

микроразряда 4 область

моделирования

а б

Рис. 1. Схема модельной разрядной ячейки (а) и область интегрирования численной модели поверхностного барьерного разряда в кислороде (б).

проводящий пйпагти

высоковольтный электрод /"разряда

высоковольтный электрод

сетка

стык

Математическая модель включает следующие частицы: электроны, положительные и отрицательные ионы, фотоны, нейтральные частицы.

Динамика заряженных и нейтральных частиц в разрядной зоне описывается системой уравнений неразрывности по каждой частице: дп <Э/

где и,-, щ, Di, 5,- - плотность, дрейфовая скорость, коэффициент диффузии и сумма источников и стоков ¿-ой компоненты, соответственно. Сумма источников и стоков (■!>;) представляет собой сумму скоростей химических реакций.

Для определения конфигурации электрического поля в разрядной области рассматривается две области интегрирования: диэлектрик и газ, отличающиеся величиной относительной диэлектрической проницаемости. Для каждой из областей решается уравнение Пуассона:

Е =-&аА(<р) ' д 9 =

£о

где Е, р и £„ - напряженность электрического поля, плотность полного заряда и электрическая постоянная, соответственно.

При расчете конфигурации электрического поля учитывалось наличие в разрядной зоне: диэлектрика конечной толщины, поверхностного заряда на диэлектрике и проводящем высоковольтном электроде, канала микроразряда

конечной толщины, а также граничные условия для нормальной и продольной составляющих напряженности электрического поля на границе газ-диэлектрик.

В качестве граничных условий системы уравнений неразрывности принимаются следующие: проводящая поверхность электрода предполагается «прозрачной» - при достижении заряженными частицами этой поверхности они выводятся из области интегрирования; диэлектрическая поверхность учитывается в модели как «непрозрачная» - при достижении заряженными частицами этой поверхности они накапливаются на поверхности диэлектрика, а полученный таким образом поверхностный заряд учитывается в дальнейших расчетах при определении конфигурации электрического поля. Поверхности диэлектрика и электрода рассматриваются как источники вторичных электронов, которые появляются благодаря фото- и ионной эмиссий с поверхностей.

Развитие разрядных процессов происходит благодаря размножению и прилипанию, а также движению заряженных частиц, прежде всего, электронов. Данные взаимодействия описываются уравнениями формальной химической кинетики.

В схему реакций исследуемой в настоящей работе модели включены следующие реакции электронов:

е + 02 —> 02+ + 2е к1=к,(Е/п), см3/с-1

е + 02 —► О" + О к2=к2(Е/п), см3/с"'

е + 02 —02" кз=1-10'19, см3/с"'

е + 02+ +М—> 02+М к4 = 2,2-10"7, см'Ус1

При моделировании учитываются реакции диссоциации молекулярного кислорода электронным ударом:

е + 02 —► 20 + е к5=к5(Е/п), см3/с"'

и взаимодействия атомарного кислорода с молекулярным кислородом с образованием озона, а также реакции разложения озона и образования молекулярного кислорода:

О + 202 —> 03 + 02 кв= 6,4-10'35-ехр(663/Т), см'/с1

0+03—>202 к7 = 1,8-10"п-ехр(-2300/Т), см'/с"1

0+0+02-*202 к8 = 3,8 • 10"30-Т"' ■ ехр(-170/Т), см'Ус1

Константы реакций ионизации и диссоциативного прилипания принимаются функциями локальной напряженности поля и взяты из литературных данных.

В третьей главе приведены результаты моделирования пространственно-временной динамики поверхностного барьерного разряда при положительной и отрицательной полярностях напряжения, приложенного к высоковольтному электроду. На основе этих результатов представлен механизм формирования и движения стримеров при различной полярности напряжения, приложенного к высоковольтному электроду. Рассчитаны токи, возникающие в цепи разрядной ячейки, рис.2. Проведено сравнение полученных результатов с результатами

эксперимента [1,2].

Показано, что при отрицательной полярности приложенного напряжения к высоковольтному проводящему электроду фотопроцессы играют определяющую роль на начальной стадии разрядных процессов. По мере нарастания разрядного тока роль фотопроцессов падает (кривая 2, рис. 2а) и появляется заметный эмиссионный ток (кривая 3, рис. 2а), вызванный столкновениями положительных ионов с поверхностью катода.

Найдено, что при положительной полярности приложенного напряжения к высоковольтному электроду общий ток, фототок, ток ионной эмиссии ведут себя симбатно: наблюдается их синхронный рост, практически одновременное достижение ими максимальных значений и одновременное, медленное падение.

— общим ток цепи ячейки (расчет) фототок (расчет)

— ток ионной эмиссии (расчет)

— общий ток цепи ячейки (эксперииент) [1]

100 С, НС

- общий ток цепи ячейки (расчет) фототок (расчет) д — ток ионной эыиссии (расчет) - — общий ток цели ячейки

100 1* НС

а б

Рис. 2. Токи в разрядной ячейке барьерного разряда: при отрицательной полярности напряжения, приложенного к высоковольтному электроду (а), где 4 - эксперимент из работы [1]; при положительной полярности напряжения, приложенного к высоковольтному электроду (б),

где 4 - эксперимент из работы [2].

Найдено, что распределение напряженности электрического поля и плотности заряженных частиц при положительной полярности приложенного напряжения к высоковольтному электроду определяется фотопроцессами вблизи головы стримера и последующим размножением электронов. Движение стримера также определяется этими же процессами, в результате чего канал микроразряда удлиняется, а обе компоненты напряженности электрического поля в нем близки к нулю в большей части микроразряда, рис. За.

Е/п, Тд

I, НС

Е/п,Тд

I, НС

1200 ' 2

400

800

-1-30 \ _®_35

400-

200-

О-

0,00

0,05

0,10 X, СМ

О 0,1 0,2 0,3 0,4

"X, см

Рис. 3. Профиль напряженности поля в канале микроразряда при движении: катодо-направленного стримера при положительной полярности напряжения, приложенного к высоковольтному электроду (а); анодо-направленного стримера при отрицательной полярности напряжения (б).

В случае отрицательной полярности приложенного напряжения в канале микроразряда величина продольной составляющей постоянна и близка к величине 100 Тд, рис.3 б. Как показали расчеты, эта величина напряженности электрического поля определяется равновесием между скоростью размножения и скоростью прилипания электронов в газе - кислороде. Установлено, что при этой полярности напряжения вблизи высоковольтного электрода формируется катодный слой с параметрами близкими к «нормальному» катодному слою в тлеющем разряде. Сформированный катодный слой становится основным источником электронов в канале микроразряда, поддерживающим его развитие, а также существование и движение анодо-направленного стримера, рис.4.

Показано, что катодо-направленный стример, возникающий при положительной полярности, является самостоятельным объектом. Источником его развития и движения служат фотопроцессы, приводящие к появлению вторичных электронов и в первую очередь фотостимулированная эмиссия электронов, с последующим размножением электронов в голове стримера, рис.5. При положительной полярности голова стримера является аналогом катодного слоя микроразряда отрицательной полярности. Канал микроразряда в этом случае также квазинейтрален, и представляет собой проводник, соединяющий анод с головой стримера. Голова стримера при этом является источником электронов, которые заполняют объем канала микроразряда, формирующегося за головой стримера при его движении вдоль диэлектрика.

Е/п. Тд

80 Тд

100 Тд

160 Тд Ж

180 Тд

1300 Тд

Заряд в катодном слое

л ,1/см3 У, см электроны ■■гчп"

'и а ,

ИОНЫ+

Е Внешняя граница катодного слоя

X, см

Динамика катодного слоя

о, Е (х=0,у)/п, Тд

0,000 0,004 0,008

диэлектрик X, см

Какал микроразряда

11 не

13 не

20 не

0,004 0,006 0.00 0.01

диэлектрик X, см катод (-)

Рис.4. Структура катодного слоя и стримера при отрицательной полярности напряжения, приложенного к высоковольтному проводящему электроду.

Е/п.Тд

0.015-

¿0.010 ■О

0.005.

Положительная полярность, I = 35 не

0-5 Тд

5 Тд

50 Тд

100 Тд Ни

600 Тд НИ

900 Тд

1300 Тд ■

6.4Е14

7Е13-.7Е13

*■«« Электроны, 11см3

0,0«,

Е/п.Тд

Ианы +,1/см3

Е/п, Тд

Фотоны, 1/см3

Е/п, Тд

Рис. 5. Структура головы стримера при положительной полярности напряжения, приложенного к высоковольтному проводящему электроду.

Установлено, что накопление электрического заряда на поверхности диэлектрика во многом определяет распределение электрического поля в области разряда и развитие канала микроразряда. При обеих полярностях напряжения, приложенного к высоковольтному электроду, длина пятна заряда на диэлектрике растет вместе с длиной канала. Его плотность стабилизируется на уровне 40-80 нанокулон на см2 диэлектрика, рис. 6а и 7а. Этот заряд формирует свое электрическое поле, которое снижает среднюю напряженность поля в

соответствии с рис. 66 и 76, что, в конечном итоге, приводит к прекращению разрядных процессов над диэлектриком.

В четвертой главе представлены пространственные и временные распределения плотности атомарного кислорода при синтезе озона из кислорода, а также энерговыделения в канале микроразряда. Установлено, что:

при положительной полярности приложенного напряжения к высоковольтному электроду порядка 95 % выделившейся в канале энергии связано с энерговыделением в голове стримера, оставшиеся 5% энергии выделяются вблизи анода, где электрическое поле составляет величину порядка 80-100 Тд;

- при отрицательной полярности приложенного напряжения 60-80% энергии выделается в канале поверхностного барьерного микроразряда, остальное - в катодном слое.

Еу(х, у= 4 мкм )/п, Тд

800-, не _1_

0,00

0,05

- - ■ 100

—■ 1000

0,10

Х,см

о, нКл/см2

0,00

0,05

0,10 X, см

а б

Рис.6. Динамика нормальной составляющей напряженности электрического поля (а) и плотности заряда (б) на поверхности диэлектрика при отрицательной полярности приложенного напряжения к высоковольтному электроду.

Еу(х , y= 4 мкм )/n, Тд Ol

а, нКл/см2

80- 4 t, НС

60- / Г — 1 2 18,1

40- 1 _ 1 20,4

1 1 аГ\ з —4- 35,2

20- п

0- \

X, см

0,0

од

0,2

0,3

X, см

Рис.7. Динамика нормальной составляющей напряженности электрического поля (а) и плотности заряда (б) на поверхности диэлектрика при положительной полярности приложенного напряжения к высоковольтному электроду.

Найдено, что в основном объеме канала микроразряда локальное изменение температуры не превышает 10-20 К, хотя у проводящего электрода эта величина достигает 150 К для положительной и 80 К для отрицательной полярности приложенного напряжения, рис. 8а и 86. Таким образом, основной нагрев газа наблюдается у высоковольтного электрода, что является причиной значительного нагрева высоковольтного электрода, который подтвержден экспериментально.

Установлено, что области максимальной концентрации атомарного кислорода, возникающего в результате диссоциации молекулярного кислорода под действием электронного удара, коррелируют с областями максимальной плотности выделенной в канале микроразряда энергии.

W, иДж/см5 W, H%slas»

' X, о*

X, си

а б

Рис. 8. Изменения температуры в канале микроразряда при положительной (а) и отрицательной (б) полярностях напряжения, приложенного к высоковольтному электроду. (Изменение плотности энерговыделения на 1 мДж/см3 соответствует изменению температуры на 1 К).

На основании сделанных расчетов показано, что при положительной полярности приложенного напряжения основной синтез атомарного кислорода происходит в голове стримера, рис. 9а.

[0]„ атом./см2

— 16 нс

3 -п

положение головы 20 не

стримера -г— 25 не

9 не

[0]3, атом./см2 1.10«-,

— 6 нс

2-10"

1.10"

0,1 0,2 Х'см диэлектрик

0,05

диэлектрик

о,ю х.с«

Рис.9. Динамика распределения атомарного кислорода в канале микроразряда при положительной (а) и отрицательной (б) полярностях напряжения, приложенного к высоковольтному электроду.

Интенсивность процессов в этой области сравнима с интенсивностью процессов в катодном слое при отрицательной полярности. В канале микроразряда положительной полярности синтез атомарного кислорода практически не наблюдается, за исключением прианодной области.

При отрицательной полярности приложенного напряжения основной синтез атомарного кислорода происходит в канале микроразряда, рис. 96: после прохождения головы стримера синтез атомарного кислорода в канале микроразряда продолжается. Установлено, что при отрицательной полярности приложенного напряжения к высоковольтному электроду в любой точке канала микроразряда наблюдается постоянный рост концентрации атомарного кислорода, причем скорость диссоциации молекулярного кислорода практически постоянна по всей длине канала, рис. 106. Это связано с тем, что напряженность поля в микроразряде в этом случае постоянна и составляет порядка 80-100 Тд, рис.Зб.

В тоже время, при положительной полярности приложенного напряжения к высоковольтному электроду атомарный кислород в небольшом количестве синтезируется вне головы катодно-направленного стримера вблизи внешней границы канала микроразряда, вдали от поверхности диэлектрика, рис. 10а. Это связано с тем, что хотя напряженность электрического поля в канале микроразряда близка к нулю, наблюдается некоторый ее рост в направлении к верхней, по отношению к диэлектрику, границе канала микроразряда.

[О], атом./см3 [О], атом./см3

4.10« 3-1016 2-Ю18 1-Ю16 0 1, НС 1 10.9 —16'1 -4- 22,4 —26,1 —§- 30,3 -у- м.з —<¿2 / внешняя граница ^ канала 1,5-1016 1,0-1016 5,0-10" 4 \г\ 1 \ £ 3 12 -4-70 внешняя граница канала к. /

0,006 0,012 У,см Анод 0,0025 0,0050 У, си

а б

Рис.10. Распределение концентрации атомарного кислорода по сечению канала микроразряда вдоль диэлектрика в разные моменты времени: при положительной полярности напряжения на расстоянии х=0,6 мм от высоковольтного электрода (а); при отрицательной полярности напряжения на расстоянии х=0,2 мм от высоковольтного электрода (б).

При отрицательной полярности концентрация О-атомов достигает максимума непосредственно на поверхности диэлектрика и резко падает на внешней границе канала относительно поверхности диэлектрика, рис. 106. В этом случае высота канала микроразряда составляет порядка 25-30 мкм.

Установлено, что при положительной полярности напряжения, на электронной стадии развития микроразряда эффективность синтеза озона остается практически постоянной, так как напряженность электрического поля в канале микроразряда близка к нулю, потенциал в голове стримера меняется медленно, а скорость диссоциации молекулярного кислорода под действием электронного удара в голове стримера изменяется слабо.

Рис. 11. Количество О-атомов (а), удельный (энергетический) выход озона (б) в микроразряде и ток разряда в цепи ячейки при положительной полярности приложенного напряжения.

Полный выход атомарного кислорода равен 2-Ю13 частиц на единицу длины высоковольтного электрода, рис.11а, в этом случае удельный

(энергетический) выход озона остается достаточно высоким и приблизительно составляет 200 грамм озона на 1 кВт-час затраченной энергии, рис.116.

[Р], г/(кВт час) ! д

Удельный(энергетический) До

40 t, НС

а б

Рис. 12. Количество О-атомов (а), удельный (энергетический) выход озона (б) в микроразряде и ток разряда в цепи разрядной ячейки при отрицательной полярности приложенного напряжения.

Показано, что при отрицательной полярности приложенного напряжения параметры канала микроразряда, в котором происходит диссоциация молекулярного кислорода, остаются практически неизменными. По этой причине незначительно меняются и удельные затраты на синтез озона, рис. 126. Выход атомарного кислорода составляет 5-Ю11 атомов, рис. 12а, что практически на порядок ниже, чем при положительной полярности. Значение удельного (энергетического) выхода озона в этом случае остается на уровне 150 грамм озона на 1 кВт-час затраченной энергии, что на 25% ниже, чем при положительной полярности, рис. 12а и б. Это объясняется как довольно низкой напряженностью в канале микроразряда (порядка 80-100 Тд), так и влиянием катодного слоя, в котором эффективность синтеза озона в 2-3 раза ниже, чем в канале микроразряда в таких же условиях и, в тоже время, до 20% озона образуется именно в катодном слое.

В пятой главе представлены результаты исследований серии микроразрядов при знакопеременном напряжении.

Серии микроразрядов вдоль высоковольтного электрода возникают при дальнейшем повышении напряжения на высоковольтном электроде с помощью внешнего источника, когда восстанавливаются условия пробоя после прохождения предыдущих разрядов. При этом на диэлектрической поверхности находится заряд, который остается от предыдущей серии. Новые серии микроразрядов могут появляться также при смене полярности напряжения на высоковольтном электроде.

I, мА 250

200

150

100

80 t, не

Рис.13. Зависимость общего тока (1), фототока (2) и ионного тока (3) от времени при последовательных сериях микроразрядов отрицательной полярности напряжения: -5200 (а) и -7000 (б) В.

Найдено, что принципиальных особенностей в динамике и, тем более, механизме развития таких микроразрядов в следующих друг за другом сериях, по сравнению с динамикой первичного микроразряда, нет. Форма тока в этом случае имеет два максимума, что связано с преодолением стримером заряженной зоны диэлектрика и началом его движения вдоль «чистой» поверхности, без наличия заряда, рис.13 а и б.

Показано, что каждый последующий разряд, в конечном итоге, увеличивает плотность и длину пятна заряда на поверхности диэлектрика, оставленного предшествующим микроразрядом, рис. 14.

-ст, нКл/см 120л

. — У \

Т' I \

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 диэлектрик X, см

Рис.14 Плотность и длина пятна заряда на поверхности диэлектрика при отрицательных полярностях напряжения, приложенного к высоковольтному электроду: 1) -3300, 2) - 5200,3) - 7000 В.

Таким образом, после завершения серии микроразрядов при равном знаке напряжения, приложенного к высоковольтному электроду, прикладывается напряжение противоположного знака. В качестве начальных условий

учитывается оставшийся на диэлектрической поверхности заряд от микроразряда полярности другого знака.

Показано, что при знакопеременном напряжении наблюдается изменение напряжения пробоя, в частности, при отрицательной полярности напряжения заряд другого знака на поверхности диэлектрика существенно уменьшает напряжение пробоя. В тоже время качественная и количественная картина развития разрядных процессов остается аналогичной такой же, как при пробое газового промежутка вдоль чистой поверхности.

Показано, что при увеличении напряжения на высоковольтном электроде выход озона и энерговыделение также увеличиваются, но удельный (энергетический) выхода озона остается на прежнем уровне и составляет 200 грамм озона на 1 кВт-час при положительной полярности и 150 грамм озона на 1 кВт-час при отрицательной. Установлено, что на ионной стадии развития микроразряда эффективность синтеза озона снижается до уровня 125 грамм озона на 1 кВт-час.

В шестой главе представлены результаты сравнения полученных расчетных данных с экспериментальными данными, полученными другими авторами в аналогичных разрядных системах.

Отмечено, что полученные результаты позволяют объяснить экспериментальные данные о: скорости движения стримера [2], более высокой концентрации получаемого озона в поверхностном барьерном разряде при положительной полярности, которая в 1,5-2 раза больше, чем при отрицательной [3]. Расчетные характеристики катодного слоя [4], величины эффективности синтеза озона [5], формирование и уширение катодного слоя [6] хорошо согласуются с экспериментальными данными.

Показано, что созданная модель адекватно и достоверно описывает разрядные процессы и синтез озона в поверхностном барьерном разряде в кислороде.

ВЫВОДЫ

2. Установлено, что динамика пробоя газового промежутка и процессы, происходящие в канале микрозазряда, определяются полярностью напряжения, приложенного к проводящему высоковольтному электроду.

3. Показано, что начальная динамика пробоя газового промежутка связана с движением и размножением электронов с последующим формированием анодо- и катодо-направленных стримеров; фотопроцессы, в первую очередь фотоэмиссия электронов с твердых поверхностей, определяют динамику формирования стримеров.

4. Формирование и движение катодо- направленного стримера в обеих полярностях напряжения, приложенного к проводящему высоковольтному электроду, сопровождаются образованием структуры, близкой к нормальному катодному слою:

- при отрицательной полярности напряжения катодный слой формируется у проводящего высоковольтного электрода и имеет толщину 20-30 микрон, поперечный размер около 60 микрон; максимальная напряженность поля в катодном слое составляет 1300 Тд;

- при положительной полярности напряжения катодный слой образуется непосредственно за головой катодо- направленного стримера и двигается вместе с ним, благодаря непрерывному накоплению положительных ионов на поверхности диэлектрика; максимальная напряженность поля в катодном слое составляет 1300 Тд.

5. Результатом разрядных процессов является образование высокопроводящих нейтральных каналов микроразрядов с высокой плотностью положительно и отрицательно заряженных частиц. Распределение параметров поверхностного барьерного микроразряда и длина его канала зависят от полярности приложенного напряжения, при этом:

- при отрицательной полярности напряженность электрического поля в канале микроразряда постоянна и составляет примерно 100 Тд, плотность заряженных частиц около 8-Ю13 част./см3; длина канала микроразряда не превышает 0,8 миллиметра;

- при положительной полярности напряженность электрического поля в канале микроразряда близка к нулю, плотность заряженных частиц около 10'5 част./см3; длина канала микроразряда достигает 4,0 - 5,0 миллиметров.

6. При протекании разрядных процессов непрерывное накопление заряда на диэлектрической поверхности приводит к снижению интенсивности развития стримеров и их полной остановке. Плотность поверхностного заряда стабилизируется на уровне 40-80 нанокулон на см2 поверхности.

7. Моделирование последующих серий микроразрядов, при котором учитывалось наличие на поверхности диэлектрика заряда, оставшегося от предыдущих микроразрядов, в том числе и при смене полярности напряжения на проводящем высоковольтном электроде, не выявило в механизме разрядных процессов существенных особенностей, отличных от случая разряда над незаряженной поверхностью диэлектрика.

8. Установлено, что энерговыделение в газовом промежутке происходит непрерывно с самого начала развития разрядных процессов, а зоны основного энерговыделения зависят от полярности приложенного напряжения:

- при отрицательной полярности основное энерговыделение происходит в канале микроразряда; примерно 25-35% энергии выделяется в катодном слое, вклад головы стримера в общее энерговыделение незначителен;

- при положительной полярности основное энерговыделение происходит в голове катодо-направленного стримера, в большей части канала микроразряда энерговыделение не наблюдается, за исключением прианодной области, в которой выделяется примерно 10-20% от общей выделяемой энергии.

9. Диссоциация молекулярного кислорода происходит, главным образом, в зонах основного энерговыделения. Эффективность синтеза озона зависит от области энерговыделения. При отрицательной полярности эффективность синтеза озона в катодном слое в 2-3 раза ниже средней величины по разрядной зоне. Удельный энергетический выход озона при отрицательной полярности составляет 150 грамм озона на кВт-час затраченной энергии и 200 грамм озона на кВт час затраченной энергии при положительной полярности в активной фазе разряда и снижается после завершения электронной части разряда до уровня 125 грамм озона на кВт час затраченной энергии в ионной фазе разряда, что соответствует экспериментальным литературным данным и подтверждает достоверность выполненного в настоящей работе численного моделирования синтеза озона в поверхностном барьерном разряде в кислороде.

10. Впервые показано, что при положительной полярности напряжения основная область образования атомов кислорода в поверхностном барьерном разряде в кислороде происходит в голове катодно-направленного стримера, а при отрицательной полярности - в канале микроразряда.

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях:

1. Ткаченко И.С. Теоретический расчет концентрации озона и кислорода в барьерном электрическом микрбразряде// В сб.: Материалы Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов - 2001». Секция Химия. 10-13 апреля 2001 г. - Москва. - 2001. - С. 163.

2. Попович М.П., Лунин В.В., Ткаченко И.С. Физико-химические процессы в барьерном разряде//Журн. физ. химии. - 2002. - Т. 76. - №6. - С. 967-975.

3. Ткаченко И.С. Моделирование развития поверхностного барьерного разряда численными методами в газе // В сб.: Успехи в химии и химической технологии «МКХТ -2003». - Москва. - 2003. - Т. XVII. - №2 (27). - С.65-67.

4. Ткаченко И.С., Гибалов В.И., Лунин В.В. Моделирование временного и пространственного развития поверхностного барьерного разряда численными методами в кислороде // В сб.: Материалы юбилейной научной конференции «Герасимовские чтения» посвященной 100-летию со дня рождения член-корр. АЛ СССР Я.И. Герасимова. 29-30 сентября 2003 г. - Москва. - 2003. - С.178.

5. Ткаченко И.С. Численное моделирование развития барьерного разряда в газе // В сб.: Материалы Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам "Ломоносов - 2004". Секция Химия. 12-15 апреля 2004 г. - Москва. - 2004. -Т.2. - С. 153.

6. Ткаченко И.С., Гибалов В.И., Лунин В.В. Моделирование динамики синтеза озона в поверхностном барьерном разряде при отрицательной полярности напряжения // В сб.: Материалы Первой Всероссийской конференция «Озон и другие экологически чистые окислители. Наука и технологии», посвященной 250-летию МГУ им. М.В.Ломоносова. 7-9 июня 2005г. - Москва. - 2005.

- С.151.

7. Семенов С.Н., Ткаченко И.С. Численное моделирование синтеза озона в барьерном разряде // В сб.: Материалы Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов - 2005». Секция Химия. 12-15 апреля 2005 г. - Москва. - 2005. - Т.2. - С. 202.

8. Tkachenko I.S., Gibalov V.I., Lunin V.V. Specialty of ozone synthesis and development of the barrier discharge at surface arrangements // Proc. of IOA 17th world congress&exhibition: Ozone&Related Oxidants Innovative&Current Technologies. Strasbourg, France. August 22-25. - 2005. - P.35. (CD-ROM. П.4. P.l-10).

9. Киселев M.A., Ткаченко И.С. Моделирование динамики барьерного микроразряда и расчет диссипации тепла в канале микроразряда // В сб.: Материалы Международной конференции молодых ученых по фундаментальным наукам «Ломоносов - 2006». Химия. 12-15 апреля 2006 г. - Москва. - 2006. - Т.1.

- С.152.

10. Ткаченко И.С., Гибалов В.И., Лунин В.В. Пробой газового промежутка в поверхностном барьерном разряде // Вести. Моск. Ун-та. Сер 2. Химия.

- 2007. - Т.48. - № 3. - С.147-151.

11. Kiselev M.A., Tkachenko I.S. The synthesis and decomposition of ozone in barrier discharge // В сб.: Материалы XV Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов - 2008 ». Химия. 8-11 апреля 2008.

- Москва. - 2008.-С.714.

12. Гибалов В.И., Ткаченко И.С., Лунин В.В. Пробой и формирование канала микроразряда в поверхностном барьерном разряде// Журн. физ. химии. -2008.-Т.82. - №6. - С.1156-1160.

13. Лунин В.В., Гибалов В.И., Ткаченко И.С. Синтез озона в поверхностном барьерном разряде в кислороде// В сб.: Материалы 30-ого Всероссийского семинара «Озон и другие экологически чистые окислители. Наука и технологии» / Под редакцией В.В.Лунина, В.Г.Самойловича, C.Í {.Ткаченко. Москва, химический факультет МГУ. 18-19 июня 2008 г. - М.: МАКС Пресс. - 2008. -С.112-125.

14. Ткаченко И.С. Численное моделирование поверхностного барьерного разряда в кислороде при различной полярности приложенного напряжения // В сб: Материалы докладов XVI Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» / Отв. ред. ИЛ. Алешковский, П.Н. Костылев, А.И. Андреев. [Электронный ресурс] - М.: МАКС Пресс. - 2009. - 1 электрон, опт. диск (CD-ROM). [Адрес ресурса в сети интернет: http://www.lomonosov-msu.ru/2009/l. - Москва. - 2009. - С.1.

Список цитированной литературы

1. Christof Humpert. Geldern Modellierung des dynamischen Verhaltens von Oberfachen-Barrierencntladungen und der Ozonerzeugung // Dissertation von der Fakulat fur Elektrotechnik und Informationstechnik der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen. - 2002. - 135 P.

2. Kumada A., Chiba M., Hidaka K. Potential distribution measurement of positive surface streamer by using pockets device // Proc. of the Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena. - 1999. - V. 1. - P. 150-153.

3. Sokolova M., Hulka L. Pietsch G. J. Influence of a bias voltage on the characteristics of surface discharges in dry air // Plasma processes and polymers. - 2005.-V.3.-P. 162-169.

4. Brandenburg R., Wagner II.-E., Morozov A.M., Kozlov K.V. Axial and radial development of microdischarges of barrier discharge in N2/02 mixtures at atmospheric pressure // J.Phys. D.: Appt. Phys. - 38. - 2005. - P.1649-1657.

5. Савельев А.Б. Синтез озона в поверхностном барьерном разряде // Дис. канд.... физ.-мат. наук. - Москва. - 1999. - 27 С.

6. Т. Hoder, R. Brandenburg, R. Basner, K-D. Weltmann, K.V.Kozlov and H.-E.Wagner// A comparative study of three different types of barrier discharges in air at atmospheric pressure by cross-correlation spectroscopy // J. Phys. D: Appl. Phys. - 43. - 2010. - 124009. - P.I -8.

Автор выражает глубокую признательность и благодарность: за помощь и совместный труд в решении поставленных в настоящей работе задач научному руководителю д.ф.-м.н., в.н.с Гибалову В.И., научному консультанту академику РАН, д.х.н., профессору Лунину В.В., д.х.н., профессору Ткаченко С.Н., дипломнику Киселеву М.А. и студенту Семенову С.Н.;

за полезные замечания и советы при обсуждении материалов диссертационной работы коллективу лаборатории КГЭ кафедры физической химии химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова, особенно: к.х.н., с.н.с. Самойловичу В.Г., к.х.н., с.н.с. Вобликовой В.А., к.х.н., доценту, Козлову К.В., к.х.н., с.н.с. Егоровой Г.В. и к.х.н., с.н.с |Поповичу М.П.|. к.т.н., с.н.с. Пашину М.М. (ВЭИ).

Отпечатано в коггацентре « СТ ПРИНТ » Москва, Ленинские горы, МГУ, 1 Гуманитарный корпус, e-mail: globus9393338@yandex.ru тел.: 939-33-38 Тираж 100 экз. Подписано в печать 20.05.2010 г.

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Ткаченко, Илья Сергеевич

Введение

1. Литературный обзор

1.1. Диэлектрический барьерный разряд

1.2. Поверхностный барьерный разряд

1.3. Структура поверхностного барьерного разряда

1.4. Серия микроразрядов. Структура микроразряда

1.5. Численные исследования поверхностного барьерного разряда

1.6. Синтез озона в поверхностном барьерном разряде

1.6.1. Кинетика синтеза озона в кислороде

1.6.2. Реакции образования озона

1.6.3. Стадии образования озона

1.6.4. Энергетический выход озона

1.7. Обобщение литературных данных

1.8. Цели и задачи исследования

2. Методы исследования

2.1. Разрядная ячейка поверхностного барьерного разряда

2.2. Динамика заряженных и нейтральных частиц

2.3. Расчет конфигурации электрического поля

2.4. Метод зеркальных отображений

2.5. Начальные и граничные условия уравнений неразрывности

2.6. Фотопроцессы на поверхности и в объеме

2.7. Реакции в разрядной зоне 42 2.8. Алгоритм расчета

3. Динамика разрядных процессов в поверхностном барьерном 46 разряде

3Л.Пробой газового промежутка и формирование стримеров

3.2. Ток разряда

3.3. Катодный слой

3.4. Механизм движения стримеров

3.5. Пространственно-временные распределения напряженности 63 поля над диэлектрической поверхностью

3.6. Плотность тока в поверхностном барьерном разряде

3.7. Заряд на поверхности диэлектрика

4. Выделение энергии и синтез озона в поверхностном барьерном разряде в кислороде

4.1. Динамика выделения энергии в канале

4.2. Изменения температуры в канале микроразряда

4.3. Диссоциация молекулярного кислорода над диэлектрической поверхностью

4.4. Эффективность синтеза озона из кислорода

5. Серии микроразрядов при знакопеременном напряжении

5.1. Разрядный ток и серии микроразрядов

5.2. Заряд на поверхности

5.3. Разрядные процессы при знакопеременном напряжении

5.4.Эффективность синтеза озона при множественном разряде и 101 знакопеременном напряжении питания

6. Обсуяедение результатов

6.1 Общие замечания

6.2 Начальная фаза пробоя газового промежутка 104 6.3. Формирование канала микроразряда и катодного слоя

6.4 Заряд в объеме и на поверхности

6.5 Обсуждение

6.5.1 Динамика разрядных процессов 6.5.2 Экспериментальные данные

6.5.3. Синтез озона в поверхностном барьерном разряде.

Выводы 135"

Введение диссертация по химии, на тему "Моделирование синтеза озона в поверхностном барьерном разряде в кислороде"

Возросшее внимание общества к проблемам загрязнения окружающей среды многократно повысило значимость экологически чистых производств и технологий. Среди химически активных веществ озон является одним из самых перспективных экологически чистых сильных окислителей.

Перечень областей применения озонных технологий обширен, в первую очередь это: химическое производство (озон — сильный, универсальный окислитель; основной источник образования атомов кислорода 0(3Р) и oc'd), участвующих во многих окислительных реакциях); химическая технология (очистка отходов химических производств; удаление вредных примесей; дезинфекция и осветления воды; устранение запахов; удаление железа и марганца из подземных артезианских вод; извлечение золота и серебра из руд); физика и физическая химия (создание полупроводниковых приборов, жидких кристаллов, сверхпроводников, ферромагнитных пленок с использованием озонных технологий, источников УФ-излучения, промышленных устройств на основе поверхностного барьерного разряда для изменения аэродинамических свойств несущих поверхностей летательных аппаратов и систем поджига топлива в прямоточных двигателях гиперзвуковых летательных аппаратов); медицина (заживление ран, лечение заболеваний различной этиологии; хранение контактных линз и стерилизация медицинских инструментов озоном); быт (кондиционирование, дезодорация и дезинфекция помещений); биология (озон — вещество, активно воздействующее на микроорганизмы); пищевое и сельскохозяйственное производство (использование озона для хранения продуктов, обезвреживания пестицидов, удаления плесени, дрожжей и т.д.).

Общая тенденция развития индустриального общества требует снижения экогенной и техногенной нагрузки на окружающую природную среду, что неизбежно предопределяет расширение и рост масштабов использования озонных технологий и, в конечном счете, приводит к увеличению производства самого озона. В свою очередь, в условиях постоянного роста стоимости энергии это обусловливает необходимость совершенствования технологий его получения.

В промышленном масштабе наиболее приемлемым является электросинтез озона, а именно: получение озона в электрическом разряде с диэлектрическими барьерами. Барьерный разряд является, практически, единственным источником неравновесной плазмы при высоких давлениях, реализованным в промышленном масштабе. Совершенствование промышленных приборов и установок, в том числе, повышения эффективности синтеза озона, требует глубокого понимания механизмов процессов, происходящих в барьерном разряде.

Исследование разряда, контролируемого диэлектрическими барьерами, представляет не только прикладной, но и значительный научный интерес. Экспериментальное - и теоретическое изучение пространственно неоднородного барьерного разряда дает возможность понять физические принципы протекания собственно барьерного разряда, а также фундаментальные закономерностей физики разрядных явлений.

1. Литературный обзор

Заключение диссертации по теме "Физическая химия"

выводы

1. Методом численного моделирования на основе созданной 2,5-мерной модели, учитывающей конечную толщину микроразряда, получены данные по динамике разрядных процессов в поверхностном барьерном разряде и кинетике синтеза озона над поверхностью диэлектрика, в частности: пространственно- временные распределения концентраций электронов, ионов и атомарного кислорода, а также напряженности электрического поля. ^ 2. Установлено, что динамика пробоя газового промежутка и процессы, происходящие в канале микрозазряда, определяются \ полярностью напряжения, приложенного к проводящему высоковольтному электроду.

N 3. Показано, что начальная динамика пробоя газового промежутка связана с движением и размножением электронов с последующим формированием анодо- и катодо-направленных стримеров; фотопроцессы, в первую очередь фотоэмиссия электронов с твердых поверхностей, определяют динамику формирования стримеров.

- при отрицательной полярности напряженность электрического поля в канале микроразряда постоянна и составляет примерно 100 Тд, плотность заряженных частиц около 8-10 част./см ; длина канала микроразряда не превышает 0,8 миллиметра;

- при положительной полярности напряженность электрического поля в канале микроразряда близка к нулю, плотность заряженных частиц ir о около 10 част./см ; длина канала микроразряда достигает 4,0 — 5,0 миллиметров.

9. Диссоциация молекулярного кислорода происходит, главным образом, в зонах основного энерговыделения. Эффективность синтеза озона зависит от области энерговыделения. При отрицательной полярности эффективность синтеза озона в катодном слое в 2-3 раза ниже средней величины по разрядной зоне. Удельный энергетический выход озона при отрицательной полярности составляет 150 грамм озона на кВт-час затраченной энергии и 200 грамм озона на кВт-час затраченной энергии при положительной полярности в активной фазе разряда и снижается после завершения электронной части разряда до уровня 125 грамм озона на кВт -час затраченной энергии в ионной фазе разряда, что соответствует экспериментальным литературным данным и подтверждает достоверность выполненного в настоящей работе численного моделирования синтеза озона в поверхностном барьерном разряде в кислороде.

8, 9

Список источников диссертации и автореферата по химии, кандидата физико-математических наук, Ткаченко, Илья Сергеевич, Москва

1. Лунин В.В., Попович М.П., Ткаченко С.Н. Физическая химия озона. М.: Изд-во МГУ. 1998. 476 С.

2. Eds. Rice R.G. and Netzer A. Handbook of Ozone Technology and Applications. V. 1. Michigan: Ann Arbor Science Publisers. 1982. 386 P.

3. Шуберт C.A., Демин И.И., Драгинский В.Л Озонирование как метод улучшения качества воды // Водоснабжение и санитарная техника. 1985. №1. С. 2-3.

4. Stucki S. Ozonation. Handbook of water purification // Chichester: J.Wiley & Sons. 1987. P.513-529.

5. Glase W.H. Drinking water treatment with ozone // Environ.Sci.Technol. 1987. V.21. N.3. P.224-230.

6. Klein H.P. Ozone in water treatment processes // Process Technologies for Water Treatment. Ed. S.Stucki. N.Y.: Plenum Press. 1988. P.145-156.

7. Bocci V.: Ozonetherapy Today // In: Proceedings of the 12th World Ozone Congress of the International Ozone Assosiation. Lille. 1995. P. 107-118.

8. Драгинский В.Л. Озонирование при подготовке питьевой воды // Водоснабжение и санитарная техника. 1993. №2. С.5-6.

9. Разумовский С.Д. Озон в процессах восстановления качества воды // ЖВХО им. Д.И. Менделеева. 1990. Т.35. №1. С.77-88.

10. Ono Y., Somija Y., Kawamura М. The evaluation of genotoxicity using DNA repairing test for chemicals produced in chlorination and ozonation processe // Water Sci. and Technol. 1991. V.23. N1-3. p.329-338.

11. Драгинский В.Л., Алексеева Л.П., Самойлович В.Г. Озонирование в процессах очистки воды // Под общей редакцией В.Л. Драгинского. М.: ДеЛи принт. 2007. 400 С.

12. Becker К.Н., Kogelschatz U., Schoenbach K.H., Barker RJ. Non-equilibrium Air Plasmas at Atmospheric Pressure// Bristol and Philadelphia: IoP Publishing Ltd. 2005. 679 P.

13. Rip G. Rice. Century-21- pregnant with ozone // Ozone scien.&engineering. 2002. V. 24. P. 1-15. ^

14. Skalny J.D., Miloviny Т., Moson N.J. and Sobek V. The effect of gaseous diluents on ozone generation from oxygen// Ozone scien.&engineering. 2001. V. 23. P. 29-37.

15. Rangwala S.A., Kumar S.V., Krishnakumar E. and Mason N. J. Cross sections for the dissociative electron attachment to ozone // J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 1999. V.32. P.3795-3804.

16. Lucas J., Price D.A. and Moruzzi J.L. The calculation of electron energy distributions and attachment coefficient for electron swarms in oxygen // J. Phys. D: Appl. Phys. 1973.V. 6. P.1503-1513.

17. Ferreira C.M., Gordiets B.F., Tatarova E. Kinetic theory of low-temperature plasmas in molecular gases // Plasma Physics and Controlled Fusion. 2000. V. 42. N. 12B.P. 165-188.

18. Stefanovich I., Bibinov N. K., Deryugin A. A., Vinogrado I. P. Kinetics of ozone and nitric oxides in dielectric barrier discharges in 02/N0x and N2/02/N0x mixtures // Plasma Sources Sci. Technol. 2001. V.10. P. 406-416.

19. Eliasson В., Kogelschatz U. Modeling and Applications of Silent Discharge Plasma// In: IEEE Transactions on Plasma Science 19. 1991. N.2. P. 309-323.

20. Eliasson В., Hirth М., Kogelsehatz U. Ozone synthesis from oxygen in dielectric barrier discharges. // J. Phys. D: Appl. Phys. 1987. V.20. P. 1421-1437.

21. Kogelschatz U. Filamentary, Patterned and Diffuse Barrier Discharges. // IEEE Trans. Plasma Sci. 2002. V. 30. №. 4. P.1400-1408.

22. Gibalov V.I., Pietsch GJ. The development of dielectric barrier discharges in gas gaps and on surfaces. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2000. V. 33. P.2618-2636.

23. Richter R., Pietsch GJ. Discharge phenomena on a dielectric surface and ozone concentration distributions. // Proc. of the 4th International symposium on high pressure low temperature plasma chemistry. "Hakone IV". Bratislava. 1993. V. 1. P. 13-18.

24. Saveliev A.B., Gibalov V.I., Pietsch G.J., Saenko V.B. Efficiency of ozone synthesis in the surface discharge arrangements. // Proc. Of the 14th ISPC. Prague. 1999. P.2343-2348.

25. Kogelshatz U. Advanced ozone generation in process technologies for water treatment.// New York: Plenum. 1988. P. 87-120.

26. Kogelshatz U., Eliasson B. Ozone Generation and Applications in Handbook of Electrostatic Processes. New York: Marcel Dekker. 1995. P. 581-605.

27. Филиппов Ю.В., Вобликова В.А., Пантелеев В.И. Электросинтез озона. -М.: Изд-во Моск. ун-та, 1987. 237 С.

28. Hammer Т. Non-thermal plasma treatment of automotive exhaust gases. // Proc. of 7th Int. Symp. on High Pressure Low Temperature Plasma Chemistry. HAKONE VII. Greifswald. 10-13 Sept. 2000. V. 2. P. 234-238.

29. Massines F., Gouda G. A comparison of polypropylene-surface treatment by filamentary, homogeneous and glow discharges in helium at atmospheric pressure. // J. Phys. D: Appl. Phys. 1998. V. 31. P. 3411-3420.

30. Yokoyama Т., Kogoma M., Kanasawa S., Moriwaki Т., Okazaki S. The improvement of the atmospheric-pressure glow discharge plasma method and the deposition of organic films. // J. Phys. D: Appl. Phys. 1990. V. 23. P. 374-377.

31. Wagner H.-E., Brandenburg R., Kozlov К. V., Sonnenfeld A., Michel P., Behnke J.F. The barrier discharge: basic properties and applications to surface treatment // Vacuum. 2003. V. 71. P. 417-436.

32. Gherardi N., Martin S., Massines F. A new approach to Si deposit using a N2-SiH4-N20 glow dielectric barrier-controlled discharge at atmospheric pressure. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2000. V. 33. P. 104-108.

33. Boeuf J.P. Plasma display panels: physics, recent developments and key issues. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2003. V. 36. P. 53-79.

34. Boeuf J.P., Pitchford L.C. Calculated Characteristics of an ac Plasma Display Panel Cell. In: IEEE Transactions on Plasma Science 24 .1996. N. 1. P. 9596.

35. Drallos P.J., Nagorny V.P., Williamson. W.A. Kinetic Study of the Local Field Approximation in Simulations of AC Plasma Display Panels // In: Plasma Sources Science and Technology 4. 1995. P. 576-590.

36. Eong H.S., Buhmjae S, Whang K.W. Two-Dimensional Multifluid Modeling of the He-Xe Discharge in an AC Plasma Display Panel // In: IEEE Transactions on Plasma Science 27. 1999. N.l. P.171-181.

37. Meunier J., Belenguer P., Boeuf J.P. Numerical Model of an AC Plasma Display Panel Cell in Neon-Xenon Mixture // In: Journal of Applied Physics 78. 1995. P. 731-745.

38. Rauf S., Kushner M.J. Operation of a Coplanar-Electrode Plasma Display Panel Cell // In: IEEE Transactions on Plasma Science. 27. 1999. N.l. P. 10-11.

39. Kogelschatz U. Dielectric-barrier Discharges: Their History, Discharge Physics, and Industrial Applications // Plasma Chemistry and Plasma Processing. 2003. V. 23. N. 1. P. 1-46.

40. S.Celestin, G.Ganes-Boussard, O.Guaitella, A.Bourdon and A.Rousseau. Memory Effect on Spatial-temporal self-organization of streamers in BDB// 28th ICPIG. July. 2007. Prague. Czech. Republic. P.ll 13-1115.

41. M.Simek, T.Homola. Optical and electrical Characteristics of Dielectric Coplanar Surface Barrier Discharge in Nitrogen// 28th ICPIG. July. 2007. Prague. Czech. Republic. P.930-33.

42. Козлов M.B. Исследование высокочастотного поверхностного барьерного разряда с целью повышения эффективности работы электротехнологических установок // Автореферат диссертации на соискание учёной степени канд. техн. наук. М. 1993. 26 С.

43. Niemeyer L., Pietronero L., Wiesmann H.J. Partial discharges // Physical Review Letters. 1984. V. 52. № 3. P. 1033-1041.

44. Femia N., Niemeyer L., Tucci V. Fractal characteristics of electrical discharges: experiment and simulation. // J. Phys. D: Appl. Phys. 1993. V. 26. №4. P.619-627.

45. Richthof B. Untersuchungen zur Ausdehung von Oberflachenent-ladungen mit hilfe der Staubfigurenmethode. Diplom Arbeit. Grundgebite der Elektrotechnik und Gasentladungstechnik. Der RWTH. Aachen. 1996. 35 P.

46. Шорин В.П., Журавлев O.A., Федосов А.И., Марков В.П. Процессы формирования скользящего разряда на диэлектрических подложках с потенциальным барьером. М.: Издательская корпорация «Логос». 2000. -152 С.

47. Richter R., Pietsch G. Discharge phenomena on a dielectric surface, with extended electrodes. // Proc. of the 11th International Conf. On Gas Discharges and Their Application. Tokyo. 1995. V. 2. P.280-283.

48. Kawasaki Т., Arai Y., Takada T. Two dimensional measurement of electrical surface charge distribution on insulating material by electrooptic pockels effect. // Japanese J. Applied Physics. 1991. V. 30. № 6. P. 1262-1267.

49. Hoder Т., Brandenburg R., Basner R., Weltmann K.-D., Kozlov K.V.

50. A comparative study of three different types of barrier discharges in air at atmospheric pressure by cross-correlation spectroscopy // J. Phys. D: Appl. Phys. 43. 2010. 124009. P. 1-8

51. Kumada A., Chiba M., Hidaka K., Kouno T. Fundamental characteristics of surface streamer propagation in air. // Proc. of the 11th International Conf. On Gas Discharges & Their Application. Tokyo. 1995. V. 2. P. 114-115.

52. Zhu Y., Takada Т., Tu D. Improved optical measurement technique for study of residual surface charge distribution. // Proc. of the 11th International Conf. On GasDischarges & Their Application. Tokyo. 1995. V. 2. P. 222- 224.

53. Niemeyer L. A. Generalized approach to partial discharge.modeling. // IEEE Transaction on Dielectric and Electrical Insulation. August. 1995. V.2. P. 510-528.

54. Murata Т., Tatsukawa M., Okita Y., Yasuoka K. Distributions of microdischarges and influence of dielectric surface on ozone yield // Proc. of the 11th International Conf. On Gas Discharges and Their Application. Tokyo. 1995. P. 326-328.

55. Peres I., Pitchford L. Current pulses in DC glow discharges in electronegative gas mixtures. // J. Appl. Phys. 1995. V.78. № 2. P. 774-728.

56. Jiting 0., Changgen F., Hexing H. A. Model study of the surface discharge induced plasma chemical process. // J. Phys. D: Appl. Phys. 1998. V. 31. № 15. P. 1852-1856.

57. Murata Т., Moniva S., Okita Y., Kanemaru K., Terai K. High concentration ozone generation in surface discharge. // Proc. of 13th Ozone World Congress. Kyoto. Japan. 1997. Y. 2. P. 895-899.

58. Lievermann D. Electrische Messungen an Oberflachenentladungsan-ordungen mit ausgebehnten Electroden. Grundgebiete der Elektrotechnik und Gasentladungstechnik der RWTH. Aachen. 1996. 42 p.

59. Pietsch G., Gibalov V. Mechanism of barrier discharges. // Proc. of the 12th International Conference On Gas Discharges and Their Application. Greifswald. 1997. V. 2. P. 90-93.

60. Choi E.-H., Cho T.-S. Influence of driving frequency on the systemparameters in surface discharge of AC plasma display panels. // Jpn. J. Appl. Phys. 1999. V. 38. P. 6073-6076.

61. Самойлович В. Г., Гибалов В. И., Козлов К. В. Физическая химия барьерного разряда. М.: Изд-во МГУ. 1989. 176 с.

62. Eliasson В., Hirth М., Kogelshatz U. Ozone synthesis from oxygen in dielectric barrier discharges. // J. Phys. D: Appl. Phys. 1987. V. 20 P. 14211437.

63. Филиппов Ю.В., Вендилло В.П. Электросинтез озона. VII. Синтез озона из смесей кислорода с азотом // Журн. физ. химии. 1962. Т. 36. № 9. С. 1987-1992.

64. Kumada A., Chiba М., Hidaka К. Potential distribution measurement of positive surface streamer by using pockels device // Proc. of the Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena. 1999. V. 1. P. 150-153.

65. Kozlov K.V., Wagner H.-E., Brandenburg R., Michel P. Spatio-temporally resolved spectroscopic diagnostics of the barrier discharge in air at atmospheric pressure. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2001. V. 34. P. 3164-3176.

66. Georghiou G.E., Morrow R., Metaxas A.C. Two-dimensional simulation of streamers using the FE-FCT algorithm. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2000. V. 33. P. 27-32.

67. Georghiou G.E., Morrow R., Metaxas A.C. The effect of photoemission on the streamer development and propagation in short uniform gaps. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2001. V. 34. P. 200-208.

68. Базелян Э. M., Райзер Ю. П. Искровой разряд. М.: изд. МФТИ. 1997. 320 С.

69. Dhali S.K., Williams P.F. Two-dimensional studies of streamers in £ases // J. Appl. Phys. 1987. V. 62. P. 4696^4707.

70. Wu C., Kunhardt E.E. Formation and propagation of streamers in N2 and N2-SF6 mixtures. // Phys. Rev. A. 1988. V. 37. P. 4396-4406.

71. Wang M.C., Kunhardt E.E. Streamer dynamics. // Phys. Rev. A. 1990. V. 42. P. 2366-2373.

72. Braun D., Gibalov V., Pietsch G. Two-dimensional modelling of the dielectric barrier discharge in air. // Plasma Sources Sci. Technol. 1992. V. 1. P. 166-174.

73. Kulikovsky A.A. The structure of streamers in N2. I. Fast method of space-charge dominated plasma simulation. // J. Phys. D: Appl. Phys. 1994. V. 27. P. 2556-2563.

74. Kulikovsky A.A. The structure of streamers in N2. II. Two-dimensional simulation. //J. Phys. D: Appl. Phys. 1994. V. 27. P. 2564-2569.

75. Kulikovsky A.A. The mechanism of positive streamer acceleration and expansion in air in a strong external field // J. Phys. D: Appl. Phys. 1997. V. 30. P. 1515-1522.

76. Aleksandrov N.L., Bazelyan E.M. Simulation of long-streamer propagation in air at atmospheric pressure // J. Phys. D: Appl. Phys. 1996. V. 29. P. 740-752.

77. Aleksandrov N.L., Bazelyan E.M. Temperature and density effects on the properties of a long positive streamer in air. // J. Phys. D: Appl. Phys. 1996. V. 29. P. 2873-2880.

78. Kulikovsky A.A. The Role of Photoionization in Positive Streamer Dynamics// In: Journal of Physics D: Applied Physics 33. 2000. P. 15141524.

79. Pancheshnyi S.V., Starikovskii A.Yu. Comments on "The role of photoionization in positive streamer dynamics" // J. Phys. D: Appl. Phys. 2001. V. 34. N2. P. 248-250.

80. Kulikovsky A.A. Hydrodynamic description of electron multiplication in the cathode region: elementary beams model // J. Phys. D: Appl. Phys. 1991. V. 24. P. 1954-1963.

81. Kanzari Z., Yousfi M., Hamani A. Modeling and basic data for streamer dynamics in N2 and 02 discharges. // J. Appl. Phys. 1998. V. 84. P. 41614169.

82. Von Rosenberg D. Methods for the Numerical Solution of Partial Differential Equations. New York: Elsevier. 1971. 405 P.

83. Xu X.P., Kushner M. Ion composition of expanding microdischarges in dielectric barrier discharges. // J. Appl. Phys. 1998. V. 83. P. 7522-7532.

84. Boeuf J.P. Numerical model of RF glow discharges. // Phys. Rev. A. 1987. V. 36. P. 2782-2792.

85. Kulikovsky A.A. Two-dimensional simulation of the positive streamer in N2 between parallel-plate electrodes. // J. Phys. D: Appl. Phys. 1995. V. 28. P. 2483-2493.

86. Yurgelenas Y., Wagner H.A Computational model of a barrier discharge in air at atmospheric pressure: the role of residual surface charges in microdischarge formation. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2006. V. 39. P. 40314043.

87. Babaeva N.Yu., Naidis G.V. and Pietsch G. Simulation of Positive Barrier Discharges on a Dielectric Surface// Proc. of the 25th Int. Conf. on Phen. in Ionized Gases, V. IV, July 17-22. Nagoya. Japan. 2001. P.31-32,

88. Humpert C., Pietsch G. Surface barrier discharge in oxygen. // Proc. XIII Int. Conf. on Gas Discharges and their Applications. Glasgow. 2000. V. 1. P. 271.

89. Babaeva N., Naidis G. Two-dimensionaL modeling of positive streamer dynamics in non-uniform electric fields in air. // J. Phys. D: Appl. Phys.1996. V. 29. P. 2423-2431.

90. Morrow R., Lowke J.J. Streamer propagation in air // J. Phys. D: Appl. Phys.1997. V. 30. P. 614-627.

91. Steinle G., Neundorf D, Hiller W., Pietralla M. Two-dimensional simulation of filaments in barrier discharges. // J. Phys. D: Appl. Phys. 1999. V. 32. P. 1350-1356.

92. Панчешный C.B., Собакин C.B., Стариковская C.M., Стариковский А.Ю. Динамика разряда и наработка активных частиц в катоднонаправленном стримере // Физика плазмы. 2000. Т. 26. № 12. С.1126-1134.

93. Pancheshnyi S.V., Starikovskaia S.M., Starikovskii A.Yu. Role of Photoionization Processes in Propagation of Cathode-Directed Streamer // J. Phys. D.:. Appl. Phys. 2001. V. 34. P.105-115.

94. Панчешный C.B. Развитие импульсно-периодических газовых разрядов в самосогласованном электрическом поле. Электронная кинетика и производство активных частиц // Автореферат дис. . канд. физ.-мат. наук. Долгопрудный. 2001. -24 с.

95. Савельев А.Б. Синтез озона в поверхностном барьерном разряде// Дис. . канд. физ.-мат. наук. Москва. 1999. 126 с.

96. Massines F., Ben Gadri R., Decomps Ph., Rabehi A., Segur P., Mayoux C. Atmospheric pressure dielectric controlled glow discharges: diagnosis and modeling. // Proc. of AIP Conference. New York. 1995. P. 363-371.

97. Naidis G. V. Modelling of plasma chemical processes in pulsed corona discharges. // J. Phys. D: Appl. Phys. 1997. V. 30. P. 1214-1218.

98. Massines F., Rabehi A., Decomps Ph., Ben Gadri R., Segur P., Mayoux C. Experimental and theoretical study of a glow discharge at atmospheric pressure controlled by dielectric barrier. // J. Appl. Phys. 1998. V. 83. P. 2950-2957.

99. Мелехин B.H., Наумов Н.Ю. Использование метода фиктивных зарядов для численного моделирования физических процессов. // ЖТФ. 1984. Т. 54. В. 2. С. 1521-1529.

100. Велихов Е. П., Ковалев А. С., Рахимов А. Т. Физические явления в газоразрядной плазме. М.: Наука. 1987. 160 С.

101. Kossyi I.A., Kostinsky A.Yu., Matveyev A.A., Silakov V.P. Kinetic scheme of the non-equilibrium discharge in nitrogen-oxygen mixtures. // Plasma Sources Sci. Technol. 1992. V. 1. P. 207-220.

102. Tsendin L.D. Electron kinetics in non-uniform glow discharge plasma. // Plasma Sources Sci. Technol. 1995. V. 4. P. 200-211.

103. Словецкий Д.И. Механизмы химических реакций в неравновесной плазме. М: Наука. 1980. 310 с.

104. Васильев С.С., Кобозев Н.И., Еремин Е.Н. // Журн. физ. хим. 1936. Т.Юс. 619.

105. Becker H.//Wiss. verof. Simens konzern. 1924. V.3 P. 242

106. Boris J.P., Book D.L. Flux-Corrected Transport.III. Minimal-Error FCT Algoritms // J. of Computational Physics. 1976. V. 20. P. 397-431.

107. Georghiou G.E., Morrow R., Metaxas A.C. An Improved Finite-Element Flux-Corrected Transport Algorithm // J. of Computational Physics. 1999. V. 148. N. 2. P. 605-620.

108. Kuzmin К., Lohner R., Turek S„ Kuzmin D. Flux-corrected Transport: Principles, Algorithms, And Applications (Hardcover): 2005. Springer-Verlag/Sci-Tech/Trade. 1 edition. 301 P.

109. Allegraud K, Leick N., Guaitella O. and Rousseau A. Imaging of streamers propagation on a dielectric surface. // // Proc. of XI Int. Conf. on High Pressure Low Temperature Plasma Chemistry (HAKONE XI). Oleron Island. September 7-12. 2008. CD-ROM. 1-5.

110. Гибалов В.И. Динамика барьерного разряда и синтез озона // Автореферат дис. . доктора, физ.-мат. наук. Москва. Долгопрудный. 1998. 46 С.

111. Brandenburg R., Wagner Н.-Е., Morozov AM., Kozlov K.V. Axial and radial development of microdischarges of barrier discharge in N2/02 mixtures at atmospheric pressure// J.Phys. D: Appl. Phys. 38. 2005. P. 1649-1657.

112. Kozlov K.V., Wagner H.-E., Brandenburg R., Michel P. Spatio-temporally resolved spectroscopic diagnostics of barrier discharge in air at atmospheric pressure // J.Phys. D: Appl. Phys. 34. 2001. 1-13.

113. Heuser C., Pietsch G.// Pros. 5th Int.Symp. on Plasma Chem. Edinburg. 1981. P^433.-438^

114. Heuser C., Pietsch G.// Pros. 6th Int.Conf. on Gas Discharge, Edinburg. 1980. P. 98-101.

115. Heuser C., Pietsch G.// Pros. 6th IntSymp. on Plasma Chem. Montreal. 1983. P.675-680.

116. Tanaka M., Yagi S., Tabata N.// Trans. IEE. Japan. 1978. V. 98A. P.57-62.

117. Tanaka M., Yagi S., Tabata N.// Trans. IEE. Japan. 1982. V. 102A. P.533-540.

118. Лунин B.B., Карягин H.B., Ткаченко C.H., Самойлович В.Г. Способы получения озона и современные конструкции озонаторов: Учебное пособие. М.: Изд-во МАКС Пресс. 2008. 216 С.

119. SokolovaM., HulkaL. Pietsch G. J. Influence of a bias voltage on the characteristics of surface discharges in dry air// Plasma processes and polymers. 2005. V. 2, P. 162-169 .