电化学电池有助于回收CO 2。然而，催化表面在此过程中磨损。位于波鸿鲁尔大学(RUB)的合作研究中心1316“瞬态大气等离子体：从等离子体到液体到固体”的研究人员正在探索如何使用水中的极端等离子体按下按钮来再生它们。首先，他们部署光学光谱学和建模以详细分析这种水下等离子体，其仅存在几纳秒，并且理论上描述等离子体点火期间的条件。他们于2019年6月4日在“ 血浆源科学与技术 ”杂志上发表了他们的报告。

等离子体是电离气体：它们是在气体通电然后含有自由电子时形成的。在自然界中，等离子体发生在恒星内部，或者采取地球上极光的形状。在工程中，等离子体被用于例如在荧光灯中产生光，或者在微电子领域中制造新材料。“通常，等离子体是在气相中产生的，例如在空气中或在惰性气体中产生，”RUB的实验物理研究所II的Katharina Grosse解释道。

在水中破裂

在目前的研究中，研究人员直接在液体中产生等离子体。为此，他们向浸没的发际电极施加高电压，持续数十亿秒。在等离子体点火之后，在电极的尖端处存在高的负压差，这导致在液体中形成破裂。然后血浆扩散到那些破裂处。“等离子体可以与闪电相比 - 只有在这种情况下才发生在水下，”Katharina Grosse说。

比太阳更热

研究小组利用快速光学光谱与流体动力学模型相结合，确定了这些等离子体中功率，压力和温度的变化。“在这个过程中，我们观察到这些等离子体内的消耗量短暂高达100千瓦。这与几个单户住宅的连接负荷相对应，”实验物理研究所的Achim von Keudell教授指出。此外，产生超过数千巴的压力 - 对应于或甚至超过太平洋最深部分的压力。最后，有几千度的短暂爆发，大致相等甚至超过太阳的表面温度。

水被分解成其组分

这种极端条件只持续很短的时间。“迄今为止的研究主要集中在微秒范围内的水下等离子体，”Katharina Grosse解释道。“在那段时间内，水分子有机会补偿等离子体的压力。” 作为当前研究主题的极端等离子体具有更快的过程。水不能补偿压力，分子会分解成它们的成分。“因此释放的氧气对电化学电池中的催化表面起着至关重要的作用，”Katharina Grosse解释说。“通过再氧化这些表面，它可以帮助它们再生并再次吸收它们的全部催化活性。此外，溶解在水中的试剂也可以被活化，从而促进催化过程。”