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  • 只存在几纳秒,水中的等离子体,甚至比太阳还热

    电化学电池有助于二氧化碳的循环,然而,催化表面在这个过程中会磨损。Ruhr-Universitaet-Bochum合作研究中心1316“瞬态大气等离子体:从等离子体到液体再到固体”,研究人员正在探索如何利用极端的水中等离子体按下按钮就能使它们再生。首先利用光谱学和模型对这种只存在几纳秒的水下等离子体进行了详细分析,并从理论上描述了等离子体点火的条件,其研究发现发表在《等离子体科学和技术》上。

    只存在几纳秒,水中的等离子体,甚至比太阳还热

    等离子体是电离气体:当一种气体被激活并含有自由电子时,等离子体就形成了。来自RUB实验物理研究所II的Katharina Grosse说:在自然界中,等离子体发生在恒星内部,或者在地球上以极光的形式出现;在工程中,等离子体被用来产生荧光灯中的光,或制造微电子领域的新材料;通常,等离子体是在气相中产生,例如在空气中或在惰性气体中。

    在水中破裂

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    在目前的研究中,研究人员直接在液体中产生等离子体。为此,在水下的发丝电极上施加了高达十亿分之一秒的高压。等离子体点火后,电极尖端存在较大的负压差,导致液体中产生破裂。然后等离子体穿过这些断裂。等离子体可以与闪电相比——只有在这种情况下,它发生在水下。

    比太阳还热

    利用快速光谱学结合流体动力学模型,研究小组确定了这些等离子体的功率、压力和温度的变化。实验物理研究所II的Achim von Keudell教授指出:在这个过程中,观察到这些等离子体内部消耗短暂地达到了100千瓦,这相当于几个单户家庭的连接负荷。

    只存在几纳秒,水中的等离子体,甚至比太阳还热

    此外,超过几千个大气压的压力产生——与太平洋最深处的压力相对应,甚至超过了这个压力。最后,会有几千度的短暂温度爆发,大致相当于甚至超过太阳表面温度。

    水被分解成各种成分

    这种极端情况只持续很短的时间,到目前为止的研究主要集中在微秒范围的水下等离子体,在这段时间里,水分子有机会补偿等离子体的压力。极端等离子体是目前研究的主题,其特点是具有更快的过程。水不能补偿压力,水分子被分解。

    只存在几纳秒,水中的等离子体,甚至比太阳还热

    这样释放出来的氧气,对电化学细胞的催化表面起着至关重要的作用。通过对这些表面进行再氧化,它可以帮助它们再生,并再次发挥它们的全部催化活性。此外,溶解在水中的试剂也可以被激活,从而促进催化过程。

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