Elektriksel gaz deşarjının en yaygın biçimlerinden biri olan ark deşarjı, metal elektrotlar arasından yüksek yoğunluklu bir elektrik akımı (genellikle 100-1.000 A/cm² mertebesinde) geçtiğinde ortaya çıkar. Ark plazmasında, yüksek akım yoğunluğu ve yüksek basınç nedeniyle elektronların ağır parçacıklarla çarpışma sayısı fazladır; bunun sonucunda elektronlarla plazmanın geri kalan bileşenleri arasında etkin bir enerji alışverişi gerçekleşir ve buna bağlı olarak elektronların ve gazın sıcaklığı eşitlenir. Bu sıcaklık oldukça yüksektir – deşarj koşullarına bağlı olarak 4.500 K ile 8.000 K arasında değişir.
Hidrojen üretimi için denge dışı plazma-kimyasal sistemler
Son yıllarda, esas olarak kimyasal tepkimeleri başlatmak üzere gazın ısıtılmasına harcanan ve yarı dengeli ark plazmasında en az %40 olan enerji tüketimini azaltmak amacıyla, darbeli kıvılcım, bariyer, korona ve mikrodalga deşarjlarının denge dışı plazmasından yararlanmaya yönelik çok sayıda girişimde bulunulmuştur. Aşağıda, atmosfer basıncındaki uygulamalı denge dışı plazma kimyasının sorunlarının bugünkü durumu, büyük tonajlı üretimde kullanılma olasılığı gözetilerek çözümlenmeye çalışılmaktadır. Son onlarca yılda, denge dışı plazma-kimyasal sistemlerdeki üretim de dâhil olmak üzere hidrojen üretimine büyük ilgi gösterilmektedir. Bunun nedeni, yakıtın kimyasal enerjisini azami verimlilikle ve asgari çevre kirliliğiyle doğrudan elektrik enerjisine çeviren yakıt hücrelerinin kullanıldığı hidrojen enerjisinin geliştirilmesi hedefidir; bu hedef ise hidrojenin endüstriyel üretiminin artırılmasını gerektirmektedir.
Elektrik arkı buhar plazması
Plazma oluşturucu ortam olarak suyun özel bir yeri vardır. Bu madde doğada geniş biçimde yayılmıştır ve çok çeşitli kimyasal tepkimeyi ve fiziksel süreci mümkün kılarak doğada muazzam bir rol oynar. Burada söz konusu olan, atmosfer basıncına yakın basınçtaki ve sıcaklığı on binlerce dereceye varan su buharıdır. Su buharı plazması adı verilen ortam, kimyasal bakımdan en etkin ortamlardan biridir; su buharı ise son derece ucuz bir plazma gazıdır. Su buharı plazması yalnızca bir ısı taşıyıcı akışkan değil, aynı zamanda fiziksel ve kimyasal tepkimelerde etkin bir reaktiftir. Entalpisi, çevreye zarar vermemesi, patlama riski taşımaması ve her yerde kolayca bulunabilmesi gibi eşsiz özellikleri sayesinde su buharı plazması; metalurjinin, enerji mühendisliğinin, makine mühendisliğinin ve plazma kimyasının teknolojik süreçlerinde umut vaat etmektedir. Su buharı plazmasının avantajı, plazmatron su buharıyla çalıştığında zararlı azot oksitlerin oluşmamasıdır. Bugüne kadar pirolizin ve hidrokarbonların oksidatif dönüşümünün plazma-kimyasal süreçlerinin gelişimine başlıca katkı, yarı dengeli ark plazmasında elde edilmiştir.