A descarga de arco, uma das formas mais comuns de descarga elétrica em gás, ocorre quando uma corrente elétrica de elevada densidade (normalmente da ordem de 100-1.000 A/cm²) atravessa o espaço entre elétrodos metálicos. No plasma de arco, devido à elevada densidade de corrente e à pressão elevada, é grande o número de colisões dos eletrões com as partículas pesadas, o que dá origem a uma troca eficaz de energia entre os eletrões e os restantes componentes do plasma e, por consequência, ao estabelecimento de uma mesma temperatura para os eletrões e para o gás. Essa temperatura é bastante elevada – consoante as condições da descarga, situa-se entre 4.500 K e 8.000 K.
Sistemas plasmoquímicos de não equilíbrio para a produção de hidrogénio
Nos últimos anos multiplicaram-se as tentativas de utilizar plasma de não equilíbrio de descargas de faísca pulsadas, de barreira, de coroa e de micro-ondas, sobretudo para reduzir o consumo de energia no aquecimento do gás necessário para iniciar as reações químicas, consumo que, no plasma de arco de quase equilíbrio, é de pelo menos 40%. Segue-se uma tentativa de análise do estado atual dos problemas da química do plasma de não equilíbrio aplicada à pressão atmosférica, na perspetiva da sua utilização na produção em grande escala. Nas últimas décadas tem sido dada grande atenção à produção de hidrogénio, incluindo em sistemas plasmoquímicos de não equilíbrio. Isso deve-se aos objetivos de desenvolvimento da energia do hidrogénio com recurso a células de combustível, que asseguram a conversão direta da energia química do combustível em energia elétrica com a máxima eficiência e a mínima poluição ambiental, o que exige o aumento da produção industrial de hidrogénio.
Plasma de vapor de água em arco elétrico
A água ocupa um lugar especial como meio plasmogénico. É uma substância largamente distribuída na natureza, onde desempenha um papel enorme, ao permitir uma grande variedade de reações químicas e de processos físicos. O que aqui se discute é o vapor de água a pressão próxima da atmosférica, com temperaturas até várias dezenas de milhares de graus. O chamado plasma de vapor de água é um dos meios quimicamente mais ativos, e o vapor é um gás plasmogénico extremamente barato. O plasma de vapor de água não é apenas um fluido de transferência de calor, é também um reagente ativo nas reações físicas e químicas. Pelas suas propriedades únicas de entalpia, respeito pelo ambiente, ausência de risco de explosão e ampla disponibilidade, o plasma de vapor de água é promissor nos processos tecnológicos da metalurgia, da produção de energia, da construção mecânica e da química do plasma. A vantagem do plasma de água e vapor está na ausência de óxidos de azoto nocivos quando o plasmatrão funciona com vapor de água. Até à data, o principal contributo para o desenvolvimento dos processos plasmoquímicos de pirólise e de conversão oxidativa de hidrocarbonetos foi obtido no plasma de arco de quase equilíbrio.