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Reaktoren für spezielle technisch-chemische Prozesse: Plasmachemische Reaktoren

  • Ronny BrandenburgEmail author
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Zusammenfassung

Bedingt durch seine Eigenschaften laufen in physikalischen Plasmen komplexe chemische Prozesse ab, an denen auch Elektronen mit einer hohen mittleren Energie beteiligt sein können. Physikalische Plasmen sind Vielteilchensysteme in Form fluider oder gasartiger Mischungen freier Elektronen und Ionen sowie neutraler Teilchen und Photonen. Die chemischen Stoffumwandlungen einschließlich der Prozesse im Volumen und an den Plasmagrenzflächen sind unter dem Begriff der Plasmachemie zusammengefasst. Generell ist zwischen thermischen und nichtthermischen Plasmen zu unterscheiden. In thermischen Plasmen liegt ein thermisches Gleichgewicht aller Einzelkomponenten mit- und untereinander vor und es gilt das Massenwirkungsgesetz. In nichtthermischen Plasmen liegt ein thermodynamisches Nicht-Gleichgewicht zwischen Elektronen einerseits und den Ionen und Neutralteilchen andererseits vor. Die mittlere Energie der Elektronen kann die der Neutralteilchen und Ionen um bis zu drei Größenordnungen übertreffen, wobei letztere nahe Raumtemperatur vorliegen können. Die Plasmachemie ist bis heute ein interessantes Forschungsfeld und Plasmareaktoren besitzen eine hohe technologische Relevanz. An den Beispielen der Acetylensynthese (thermisches Lichtbogenplasma, Plasmapyrolyse) und der Ozongeneration (nichtthermische Barrierenentladung) werden exemplarisch beiden Zweige der Plasmachemie dargestellt und Reaktorkonfigurationen erläutert.

Schlüsselwörter

Plasma Nichtthermisches Plasma Gasentladung Lichtbogen Plasmapyrolyse Ethin Acetylen Hüls-Prozess Wasserstoff-Lichtbogen Barrierenentladung Dielektrisch Behinderte Entladung Ozonsynthese Abluftbehandlung Oberflächenmodifikation Plasmatechnologie 

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Authors and Affiliations

  1. 1.Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V.GreifswaldDeutschland

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