Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

BEPILLANTÁS A PLAZMATECHNOLÓGIÁBA Szépvölgyi János igazgató, egyetemi tanár MTA Kémiai Kutatóközpont Anyag- és Környezetkémiai Intézet Pannon Egyetem,

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "BEPILLANTÁS A PLAZMATECHNOLÓGIÁBA Szépvölgyi János igazgató, egyetemi tanár MTA Kémiai Kutatóközpont Anyag- és Környezetkémiai Intézet Pannon Egyetem,"— Előadás másolata:

1 BEPILLANTÁS A PLAZMATECHNOLÓGIÁBA Szépvölgyi János igazgató, egyetemi tanár MTA Kémiai Kutatóközpont Anyag- és Környezetkémiai Intézet Pannon Egyetem, Műszaki Informatikai Kar Műszaki Kémiai Kutatóintézet

2 A plazmaállapot  Az anyag negyedik halmazállapota  Nagy energiatartalmú gáz  Alap- és gerjesztett állapotú semleges részecskék, elektronok és ionok  Elektromos vezető  Kifelé semleges  A világegyetemben levő anyag >99%-a plazmaállapotú

3 A plazma hőmérséklete m – részecske tömege v – a részecske sebessége k – Boltzmann állandó (1.380 J/K) T – abszolút hőmérséklet (K)

4 A részecskék sebessége  Különböző sebességű részecskék Egymással ütköznek Energiaátadás  Maxwell-Boltzmann eloszlás Legvalószínűbb Átlagos Tényleges

5 A plazmák osztályozása 1 eV=7740K K

6 Hideg plazmákTermikus plazmák A plazmák típusai Nem egyensúlyi rendszerek Helyi termodinamikai egyensúly

7 A plazmaállapot létrehozása Kontakt ionizáció Kémiai reakciók Gázok hőtartalma PLAZMA Nagy nyomás Elektronok melegítése Elektromos áram a gázban Hő Elektromos áram Besugárzás Reaktorfal Elektromos gázkisülések Elektromágneses Mechanikai Elektronok, protonok Fotonok

8 Plazmagázok ionizációs energiája és hővezetése GázE i (eV)λ (W·m -1 ·K -1 ) He ·10 -1 Ar ·10 -2 H ·10 -1 N ·10 -2 O ·10 -2 levegő4.14·10 -2

9 Termikus plazmák létrehozása Ívplazma (DC) Indukciósan kicsatolt RF plazma (RF) Haladóhullámú kisülés (MW) Hullámindító Kisülési cső

10 Argon Katód Egyenáramú ívplazma Anód Termikus plazmaégők RF Induktív kicsatolású RF plazma Plazmagáz Hűtőgáz Tekercs Kvarccső Gáz elvezetés Reak- tor

11  Nagyon magas hőmérséklet (>>2000K)  Nagy energiasűrűség ( kJ·m -3 )  Változtatható gázösszetétel (O-S-R)  Széles határok között szabályozható gázáramlási sebesség  Nagy hőmérsékletkülönbség a plazmaláng és a környező gázfázis között  Erős ultraibolya sugárzás A mesterséges termikus plazmák jellemzői

12 A termikus plazmák műszaki alkalmazásai  Plazmahegesztés és vágás  Anyagok tömörítése gömbösítés, hőkezelés (szinterelés)  Rétegleválasztás plazmaszórás, PVD, CVD  Nagytisztaságú, finom porok előállítása  Veszélyes anyagok lebontása és átalakítása  Plazmakohászat olvasztás, átolvasztás, fémkinyerés

13 Ciklon Reagensek Véggáz Száloptika TEKNA PL-35 égő Reaktor Plazma gáz (Ar, He) TRIAX 550 spektrométer + CCD detektor PC Hűtőgáz & reagensek IC-RF plazmarendszer Hűtőgáz Reagens Plazmagáz RF generátor

14 Ciklon Reagensek Véggáz Száloptika TEKNA PL-35 égő Reaktor Plazma gáz (Ar, He) TRIAX 550 spektrométer + CCD detektor PC Hűtőgáz & reagensek IC-RF plazmarendszer

15 TEKNA PL35 égő - T eloszlás V. Colombo et al.: 3-D Turbulent Modeling of an ICPT with Detailed Gas Injection Section. ISPC 17, 2005

16 Hűtési sebességek A fal hűtése Folyadék bekeverése Hideg gáz bekeverése

17 Plazma-spektroszkópia

18 Ar-plazma emissziós spektruma

19 Átlagos elektronhőmérséklet A háttérsugárzás intenzitásából számolva Mean T e (K)

20 Plazma létrehozása  Felmelegítés és lebontás  Reakciók létrehozása  Rekombináció, befagyasztás  Termékek elválasztása  Gázkezelés A plazmakezelés részfolyamatai Gázok, energia Kiindulási anyagok Energia-visszanyerés Szilárd és folyékony termékek Véggázok

21 Anyagtudományi alkalmazások

22 Al 2 O 3 gömbösítése Kereskedelmi Plazmában kezelt

23 Különféle nanoporok előállítása

24 Si 3 N 4 nanoporok előállítása 500 nm

25 Fullerén-korom előállítása grafitporból Fullerén-korom D m =25 nm Kihozatal: 85% Fullerén kihozatal: 6%

26 Környezetvédelmi alkalmazások

27 Hulladékok kezelése plazmatechnológiával PLAZMATECHNOLÓGI A Szerves hulladékok Oldószerek Növényvédő szerek Biológiai hulladékok Műanyaghulladékok Gumihulladékok Hadiipari hulladékok Egyéb szilárd hulladékok Égetőműi pernyék Kórházi hulladékok Fémhulladékok Katalizátorok Akkumulátorok Technológiai gázok

28 A célszerű kezelési módszer kiválasztása Szervetlen anyag tartalom Szerves anyag tartalom

29  <1200 O C  Oxidáló körülmények  Nagy gázforgalom  Lassú felmelegedés  Lassú lehűlés  Esetenként utóégetés  >2000 O C  O-S-R atmoszféra  Kis gázforgalom  Gyors felmelegedés  Nagyon gyors lehűlés  Utóégetés nem szükséges Hagyományos égetés Plazmatechnológia Hagyományos égetés vs. plazmatechnológia

30 Halon 1220 (CF 2 Cl 2 ) kezelése (Nippon Steel)  Égő: 180 kW  K  4 kWh·kg -1 hulladék %  DRE: %  PCDD/PCDF nem képződik

31 Mobil megoldás PCB-k kezelésére (Westinghouse)  Égő: 850 kW  Hulladék: m 3 /h  Oldószer: esetenként %  PCB-DRE: %  HCl a véggázban: kg h -1  Részecskék a véggázban: m -3

32 Kórházi hulladékok kezelése  Ártalmatlanítás (fertőtlenítés)  Tömeg és térfogat csökkentése

33 Fémhulladékok kezelése (Retech)  Ni-, Cr-, Mo-tartalmú acélgyártási szállópor  Termék fémötvözet: 73.8% Fe, 4.4% Ni, 15.3% Cr, 1.1% Mo  Fémkihozatalok: Ni, Mo, Fe >98%, Cr >92%  Monolithic Rock

34 Ívplazmás olvasztókemence

35 Acélgyártási szállóporok kezelése (AKI-Tetronics) Fe 2 O 3 ~90% ZnO 7- 8% SiO % Al 2 O 3, CaO, B 2 O 3 ZnO 98% Nyersvas

36 Mibe kerül?  Kapacitás: t/év  Termékek: nyersvas, ZnO, üveges salaktermékek  Teljesítményigény: 3,3 MW  Beruházási költség: 6,5 millió €  Működési költség: 87 €/t  Beruházás megtérülési ideje: <2 év  Lerakási költség: 200 €/t A működési költségek szerkezete

37 Égetőműi pernye üvegesítése (Europlasma) Kommunális hulladék Üvegesített salaktermék Mosóvíz Véggáz Pernye Pernye Sós vízIszap Salak t/év t/év t/év t/év Hulladék ( t/év)  Salak ( t/év) + Pernye (3.600 t/év)  Üvegesített salak (2.400 t/év)

38 Csempék égetőműi pernyéből: WASTILE


Letölteni ppt "BEPILLANTÁS A PLAZMATECHNOLÓGIÁBA Szépvölgyi János igazgató, egyetemi tanár MTA Kémiai Kutatóközpont Anyag- és Környezetkémiai Intézet Pannon Egyetem,"

Hasonló előadás


Google Hirdetések