Дуговий розряд — одна з найпоширеніших форм електричного розряду в газі — виникає, коли між металевими електродами проходить електричний струм високої густини (зазвичай порядку 100–1000 А/см²). У дуговій плазмі через високу густину струму й високий тиск кількість зіткнень електронів із важкими частинками велика, унаслідок чого відбувається ефективний обмін енергією між електронами та рештою компонентів плазми, а отже, встановлюється однакова температура електронів і газу. Ця температура доволі висока: залежно від умов розряду вона становить від 4500 К до 8000 К.
Нерівноважні плазмохімічні системи для виробництва водню
Останніми роками зроблено численні спроби використати нерівноважну плазму імпульсних іскрових, бар'єрних, коронних і мікрохвильових розрядів, щоб передусім зменшити витрати енергії на нагрівання газу для ініціювання хімічних реакцій — у квазірівноважній дуговій плазмі вони становлять щонайменше 40 %. Нижче подано спробу проаналізувати сучасний стан проблем прикладної нерівноважної плазмохімії атмосферного тиску з перспективою її використання у великотоннажному виробництві. В останні десятиліття велику увагу приділяють виробництву водню, зокрема й у нерівноважних плазмохімічних системах. Це зумовлено завданнями розвитку водневої енергетики з використанням паливних елементів, які забезпечують пряме перетворення хімічної енергії палива на електричну з максимальним ККД і мінімальним забрудненням довкілля, а це вимагає нарощування промислового виробництва водню.
Електродугова плазма водяної пари
Особливе місце серед плазмоутворювальних середовищ посідає вода. Ця речовина дуже поширена в природі й відіграє в ній величезну роль, забезпечуючи різноманітні хімічні реакції та фізичні процеси. Предметом розгляду є водяна пара близького до атмосферного тиску з температурами до кількох десятків тисяч градусів. Так звана плазма водяної пари — одне з хімічно найактивніших середовищ, а пара — надзвичайно дешевий плазмоутворювальний газ. Плазма водяної пари є не лише теплоносієм, а й активним реагентом у фізичних і хімічних реакціях. Завдяки унікальним властивостям — ентальпії, екологічності, вибухобезпечності, широкій доступності — плазма водяної пари перспективна в технологічних процесах металургії, енергетики, машинобудування, плазмохімії. Перевага пароводяної плазми — відсутність шкідливих оксидів азоту, коли плазмотрон працює на водяній парі. На сьогодні основний внесок у розвиток плазмохімічних процесів піролізу та окиснювальної конверсії вуглеводнів зроблено у квазірівноважній дуговій плазмі.