Электрические разряды в водороде

Электрический разряд в водороде является эффективным источником атомов Н: при определенных условиях степень диссоциации молекул Н₂ в СВЧ-разряде может достигать до 80 %. На выходе из разряда в водороде газовой фазы содержатся только атомы Н и молекулы Н₂. Добавки примесей в исходный Н₂ могут существенно увеличивать выход атомов водорода из разряда. Например, скорость реакции диссоциации Н₂ при добавлении 0,15 % Н₂О увеличивается в 3 раза по сравнению с чистым Н₂ [81, 82]. Одна из причин этого явления — изменение функции распределения электронов по энергиям. В некоторых работах увеличение выхода атомов Н из разряда в водороде с примесями Н₂О или О₂ (0,1–0,3 %) объясняется тем, что примеси отравляют поверхностные центры, на которых происходит гетерогенная рекомбинация атомов водорода. В разрядах в смесях водорода с инертными газами существенный вклад в диссоциацию молекул Н₂, помимо диссоциации однократным электронным ударом, дают процессы передачи возбуждения при столкновении молекул Н₂ с нестабильными и резонансными атомами инертных газов. Основной вклад в гибель атомов Н при достаточно низких давлениях (< 10 мм рт. ст.) вносит гетерогенная рекомбинация, которая при температурах ~300 К имеет первый кинетический порядок по концентрации атомов Н в газовой фазе. Моделирование плазмы неравновесных разрядов в водороде показывает, что основным параметром, определяющим концентрацию атомов Н в разрядах, является коэффициент рекомбинации атомов Н на стенке разрядной трубки [83].

Электрические разряды в кислороде

Минимальный набор частиц, реакции которых необходимо рассматривать при описании электрических разрядов в кислороде — это атомы О в основном состоянии, молекулы О₂ в основном (³Σ^–_g) и первом возбужденном состоянии (¹Δ_g), а также молекулы О₃ [82–84]. Степень диссоциации молекулярного кислорода в разряде может быть велика (70 % в СВЧ-разряде (2,44 ГГц) в чистом О₂, поглощенная мощность 50 Вт, давление 12 мм рт. ст., скорость потока 0,4 см³/с). Примеси H₂, H₂O, N₂, NO в исходном кислороде увеличивают степень диссоциации О₂ в разряде [82]. В электрических разрядах в кислороде образуется синглетный кислород О₂(¹Δ_g), его концентрация составляет 5–20 % [83]. Основной процесс гибели атомов кислорода — гетерогенная рекомбинация, имеющая первый кинетический порядок по концентрации атомов О в газовой фазе [84]. При охлаждении стенок реактора газофазная концентрация озона в разряде и в зоне после разряда резко увеличивается. Так, при комнатной температуре концентрация О₃ в плазме разряда постоянного тока при давлении около 2 мм рт. ст. и силе тока 10–80 мА составляет 10^–2–10^–1 % [83, 84].