在环保领域“放电”

        近日，复旦大学信息学院电光源研究所教授刘克富课题组开发的高压纳秒脉冲等离子体技术受到环保企业的格外关注。浙江一家环保企业从网上找到他们团队十年前发表的研究论文，要求与他们合作开发高压纳秒脉冲静电除尘新技术，解决污染企业PM2.5排放问题。
        全固态高压纳秒脉冲技术涉及电力电子、高电压、脉冲功率以及等离子体放电等多学科交叉，在国防、科研、工业及环保领域具有广泛应用前景。
        2002年，刘克富到英国一所大学作为访问学者，了解到国外实验室采用高压纳秒脉冲放电技术用于食品处理，受到很大启发。但国外当时的技术受限于气体开关寿命，难以在工业部门推广应用。回国后，他带领团队创立了“高功率电子学”这一新的交叉学科方向，坚持展开固态高压纳秒脉冲技术及应用前沿课题研究。
        在多项国家自然科学基金项目资助下，刘克富带领的团队经过不懈努力，通过技术突破和创新，解决了一系列难题，取得了多项研究成果。他们采用固态开关技术实现了数百千伏高压纳秒输出，研制的高频纳秒脉冲功率源的幅值、脉宽、极性、波形等多参数可调，具有寿命长、体积小、效率高等技术优势，在国防及工业领域具有重要应用价值。
        刘克富说，固态高压纳秒脉冲技术是高功率激光、高功率微波、高功率雷达、大型加速器等高科技装备强劲驱动源，近年来已经在国防科研中获得成功应用。他们已为中国工程物理研究院、中国电子集团、国防科技大学、哈尔滨工业大学和大连理工大学等科研机构和院校提供了多套全固态高压纳秒脉冲驱动源，用于国防科学实验研究，获得好评。
        同时，高压纳秒脉冲及其等离子体放电技术在环保领域开始获得关注，他们采用高压纳秒脉冲放电等离子体“高级氧化技术”用于难降解污水和挥发性有机废气处理，取得明显效果，可望在环保领域获得广泛应用。
        刘克富说，纳秒脉冲放电等离子体废水处理新技术是集高能电子、臭氧氧化、紫外辐射于一体的全新概念高级氧化法，其原理是利用高压纳秒脉冲驱动等离子体放电，产生大面积放电通道，在放电空间迅速传播引起雪崩效应，产生强紫外光、臭氧和高能电子协同作用，在反应器中直接产生活性极强的自由基，通过自由基与有机化合物之间的聚合、取代、电子转移、断键等作用，使大分子难降解有机物氧化降解成低毒或无毒的小分子物质，甚至直接降解成CO2和H2O，达到降解效果。
        近两年，该研究团队与北京同仁堂中药研究院合作，针对中医药废水剧毒降解开展研究。同仁堂中药研究院检测结果表明，采用纳秒脉冲放电等离子体放电处理，中药川乌浸泡液毒性降解效果可达90%以上，已通过小鼠和斑马鱼的动物实验，目前该研究成果正在进入推广应用阶段。
        刘克富说，纳秒脉冲等离子体放电环保技术具有多方面技术优势，多种物理效应协同氧化效果，工艺结构简单，无需添加氧化剂，能源利用效率高，处理效果好，环保节能，格外受到环保领域的青睐。