等離子體改性碳納米管檢測SF6放電分解組分的氣敏特性研究.pdf

1、六氟化硫氣體(SF6)由于具有優(yōu)異的絕緣性能和滅弧性能而被廣泛地應用于氣體絕緣組合電器(gas insulated switchgear，GIS)中。在長期運行過程中，GIS內(nèi)部絕緣缺陷處會發(fā)生局部放電(Partial Discharge，PD)，導致SF6發(fā)生分解反應，生成多種氣體組分。檢測和分析這些 SF6分解的特征氣體組分對 GIS的狀態(tài)評估及故障診斷具有重要意義。目前已有多種方法用于檢測SF6分解組分，但這些方法存在諸多不足?；?/p>

2、于碳納米管的氣敏傳感器由于具有靈敏度高、工作溫度低及尺寸小等優(yōu)點而適合用于SF6分解組分的在線監(jiān)測。本征碳納米管由于自身結構的限制，只對少數(shù)幾種氣體(NO2、NH3等)具有較好的氣敏響應特性，因此通常需要對碳納米管進行化學修飾來提高其氣敏特性。氣敏傳感器對SF6分解組分存在交叉敏感即選擇性的問題，而且傳感器的靈敏度及響應恢復時間也有待進一步的提高。
　　本文利用等離子體表面改性的方法對碳納米管進行修飾，搭建了介質(zhì)阻擋放電等離子體發(fā)

3、生裝置，并基于該裝置利用空氣等離子體和 CF4等離子體這兩種典型的等離子體氣體對本征碳納米管進行表面改性，制備了基于本征碳納米管及改性后碳納米管的氣敏傳感器。試驗研究了這幾種傳感器種對SF6兩種重要的分解特征組分H2S和SO2的氣敏響應特性，測定了傳感器諸如電阻變化率、響應恢復時間和穩(wěn)定性等性能指標，并比較分析了這幾種傳感器的性能。同時深入分析了改性后碳納米管的氣敏響應機理。
　　與本征碳納米管相比，經(jīng)空氣等離子體改性的碳納米管氣

4、敏傳感器對 H2S氣體的電阻變化率靈敏度有了較大幅度的提高，響應時間也有所縮短。在經(jīng)空氣等離子體處理不同時間的碳納米管中，改性時間為60s的碳納米管的氣敏傳感器其氣敏響應特性最好，并且具有良好的重復性和穩(wěn)定性，同時 H2S氣體的濃度和傳感器的電阻變化率之間的滿足較好的線性關系。而經(jīng)空氣等離子體改性的碳納米管對 SO2氣體的電阻變化率靈敏度大幅度下降，對 SO2變得幾乎不在敏感。經(jīng)空氣等離子體改性的碳納米管對H2S表現(xiàn)出較好的選擇性。

5、r>　　與本征碳納米管相比，經(jīng) CF4等離子體改性的碳納米管氣敏傳感器對 H2S氣體的電阻變化率靈敏度有所提高，但提高幅度不如經(jīng)空氣等離子體改性的效果，在響應時間和恢復時間方面比空氣等離子體改性的碳納米管卻有較大幅度的縮短。在經(jīng) CF4等離子體處理不同時間的碳納米管中，改性時間為10min的碳納米管的氣敏傳感器其氣敏響應特性最好，響應恢復時間最短，具有較好的穩(wěn)定性和重復性。同時H2S氣體的濃度和傳感器的電阻變化率之間的滿足較好的線性關系