The effect of plasma torch power on the microstructure and phase composition of alumina coatings

Alumina coatings were obtained by the atmospheric plasma spraying using Al 2 O 3 nanopowders. The powders were injected into the anode zone of the torch. The microstructures and phase compositions of the coatings were determined by the scanning electron microscopy and X-ray diffraction. The results indicated that the higher the plasma torch power, the lower the surface roughness is. The as-sprayed coatings are composed of γ-Al 2 O 3 and α-Al 2 O 3 , while the original powders were composed of δ-Al 2 O 3 and γ-Al 2 O 3 phases. The amount of γ-Al 2 O 3 in the coatings increases from 56.52% to 100% if the plasma torch power is increased from 3.2 kW to 4.5 k

The simultaneous synthesis of hydrogen-rich gas and oxidation of fine metal particles in water vapour plasma

Atmospheric pressure water vapor plasma technology was developed, tested and implemented for the experimental research of fuel conversion processes. The present study offers a methodology for production of hydrogen-rich gas and additional deposition of small metal oxide dispersed particles by the employment of nonequilibrium water vapour arc plasma at atmospheric pressure. The results of the present study enables constructing a specific device which allows a highly efficient production of the synthetic gas containing an increased amount of hydrogen and its use in the production of second generation fuels. The injection of copper dispersed particles causes the oxidation and removal of dissociated oxygen and simultaneous synthesis of fine particles. The relation between the yield of hydrogen in an exhaust gaseous product, the arc current, particle material, and water vapor flow rate in the plasma torch was determined.Разработана, испытана и внедрена плазменная технология атмосферного давления водяного пара для экспериментального исследования процессов преобразования топлив. Данное исследование представляет метод для производства обогащенного водородом синтез-газа, а также одновременное осаждение дисперсных частиц окиси металла при использовании атмосферного давления неравновесной электродуговой плазмы водяного пара. Результаты исследования позволяют создать установку для высокоэффективного производства синтетического газа, содержащего повышенное количество водорода, для его использования в производстве второго поколения топлив. Исследования показали, что введение в плазменный поток дисперсных частиц меди вызывает их окисление и удаление диссоциированного кислорода. Установлено, что существует связь между выходом водорода в выхлопных газах, силой тока дуги, материалом частиц и паров, расходом потока через плазмотрон.Розроблена, випробувана і впроваджена плазмова технологія атмосферного тиску водяної пари для експериментального дослідження процесів перетворення палива. Дане дослідження представляє метод для виробництва збагаченого воднем синтез-газу, а також одночасне осадження дисперсних частинок окису металу при використанні атмосферного тиску нерівноважної електродугової плазми водяної пари. Результати дослідження дозволяють створити обладняння для високоефективного виробництва синтетичного газу, що містить підвищену кількість водню, для використання його у виробництві другого покоління палив. Дослідження показали, що введення в плазмовий потік дисперсних частинок міді викликає їх окислення та видалення дисоційованого кисню. Встановлено, що існує зв'язок між виходом водню у вихлопних газах, силою струму дуги, матеріалом частинок і парів, витратами потоку через плазмотрон

The synthesis of the fine particles during plasma spray pyrolysis process

Present study offers the technology for production of small uniform particles and coatings by employment of nonequilibrium plasma at atmospheric pressure. A new process has been developed for a high rate plasma deposition of fine particles from solid carbon, aluminum hydroxide and some other related precursor powder. The SEM micrographs showed the features of synthetized carbon particles injected into plasma jet reactor before and after plasma treatment. Shape and size of these particles strongly depend on the localization of inserting place. Significant differences in size and shape were observed over deposition process when initial carbon powders were feeding directly into the reacting arc zone together with propane-butane gas. The carbon film elements deposited on a quartz substrate with addition of propane-butane showed the minimal size and streamline shape. Visual and SEM observations confirmed that carbon coatings proved to be suitable for further deposition of catalytic and tribological coatings.Представлено технологію пульверизації дрібних часток за допомогою нерівновагого плазмового струменя при атмосферному тиску. Метод плазмового піролізу розпиленням розроблений з метою одержання дрібних гладких мікрочастинок з порошку вуглецю, гідрокису алюмінію, доломіту, піску і деяких інших матеріалів. Дослідження скануючим електронним мікроскопом (SEM) показали різницю між дисперсними частками, які вдуваються в плазмовий струминний реактор, і частками, отриманими після обробки в плазмі. Отримано, що діаметр і форма часток різко залежить від локалізації введення їх у плазмовий потік. Істотні зміни величини і форми замічені під час плазмового напилювання, коли порошки вуглецю разом з несучим газом подавалися прямо на реактивну зону дуги плазмотрона. При насадженні покриттів вуглецю на підкладку з кварцового скла, разом з порошком сировини, підставляючи суміш пропану-бутану, отримана дрібнозерниста плівка з елементами мінімальних розмірів і блискучої форми. Оптична мікроскопія і SEM дослідження зразків підтверджує придатність методу при нанесенні каталітичних і трибологічних покриттів.Представлена технология пульверизации мелких частиц с помощью неравновесной плазменной струи при атмосферном давлении. Метод плазменного пиролиза распылением разработан с целью получения мелких гладких микрочастиц из порошка углерода, гидрокиси алюминия, доломита, песка и некоторых других материалов. Исследования сканирующим электронным микроскопом (SEM) показали разницу между дисперсными частицами, вдуваемыми в плазменный струйный реактор, и частицами, полученными после обработки в плазме. Получено, что диаметр и форма частиц резко зависит от локализации введения их в плазменный поток. Существенные изменения величины и формы замечены во время плазменного напыления, когда порошки углерода совместно с несущим газом подавались прямо на реактивную зону дуги плазмотрона. При насаждении покрытий углерода на подложку из кварцевого стекла, вместе с порошком сырья, подставляя смесь пропана-бутана, получена мелкозернистая пленка с элементами минимальных размеров и блестящей формы. Оптическая микроскопия и SEM исследования образцов подтверждает пригодность метода при нанесении каталитических и трибологических покрытий

Creation of linear DC plasma generator for pyrolysis/gasification of organic materials

An experimental linear direct current (DC) plasma generator, with stepped anode, stabilized with air/water vapor, argon/water vapor and argon/air vortexes operating at atmospheric pressure had been designed and constructed in Plasma Processing Laboratory at Lithuanian Energy Institute (LEI, Kaunas). It was designed specially the innovative and environment-friendly plasma treatment of organic materials. Three different types of gas stabilization in plasma generator were experimentally investigated and their thermal and electrical characteristics were compared