En ljusbågsurladdning, en av de vanligaste formerna av elektrisk gasurladdning, uppstår när en elektrisk ström med hög täthet (vanligen i storleksordningen 100–1000 A/cm²) passerar mellan metallelektroder. I ett ljusbågsplasma är antalet kollisioner mellan elektroner och tunga partiklar stort till följd av den höga strömtätheten och det höga trycket, vilket ger ett effektivt energiutbyte mellan elektronerna och plasmats övriga beståndsdelar och därmed leder till att elektronerna och gasen antar samma temperatur. Denna temperatur är mycket hög – beroende på urladdningsförhållandena ligger den mellan 4500 K och 8000 K.
Plasmakemiska system i icke-jämvikt för vätgasproduktion
Under senare år har det gjorts många försök att använda icke-jämviktsplasma från pulsade gnisturladdningar, barriärurladdningar, koronaurladdningar och mikrovågsurladdningar, främst för att sänka den energiåtgång för uppvärmning av gasen som krävs för att initiera kemiska reaktioner och som i ljusbågsplasma i kvasijämvikt uppgår till minst 40 %. Nedan görs ett försök att analysera nuläget för problemen inom tillämpad plasmakemi i icke-jämvikt vid atmosfärstryck, med sikte på användning i storskalig produktion. Under de senaste decennierna har stor uppmärksamhet ägnats åt framställning av vätgas, bland annat i plasmakemiska system i icke-jämvikt. Detta beror på de uppgifter som utvecklingen av vätgasenergi ställer, med bränsleceller som direkt omvandlar bränslets kemiska energi till elektrisk energi med högsta verkningsgrad och minsta miljöpåverkan, vilket kräver att den industriella framställningen av vätgas ökar.
Ångplasma i elektrisk ljusbåge
Vatten intar en särställning som plasmabildande medium. Ämnet är vitt spritt i naturen och spelar där en enorm roll genom att möjliggöra en mängd kemiska reaktioner och fysikaliska processer. Det som avses här är vattenånga vid nära atmosfärstryck med temperaturer upp till flera tiotusentals grader. Det så kallade vattenångplasmat är ett av de kemiskt mest aktiva medierna, och ånga är en utomordentligt billig plasmagas. Vattenångplasma är inte bara en värmebärare, utan också ett aktivt reagens i fysikaliska och kemiska reaktioner. Tack vare sina unika egenskaper i fråga om entalpi, miljövänlighet, explosionssäkerhet och bred tillgänglighet är vattenångplasma lovande i tekniska processer inom metallurgi, energiteknik, maskinteknik och plasmakemi. Fördelen med vattenångplasma är att inga skadliga kväveoxider uppstår när plasmatronen drivs med vattenånga. Hittills har det viktigaste bidraget till utvecklingen av plasmakemiska processer för pyrolys och oxidativ omvandling av kolväten kommit från ljusbågsplasma i kvasijämvikt.