Bachelor's Thesis

Diagnostics of plasma generated by electrical discharge in organic solutions

Main document 1.63 MB

FCHBachelor's ThesisStudent: Bc. Barbora AdámkováAcad. year: 2017/2018

Leader: doc. Ing. Zdenka Kozáková, Ph.D.

Opponent: doc. RNDr. František Krčma, Ph.D.

This work deals with electrical discharge in organic solutions. The theoretical part was focused on plasma discharge in liquids and also plasma diagnostics. In the experimental part the influence of experimental conditions on the ignition of the discharge in alcohols was observed. Especially, the polarity of the applied voltage, concentration and conductivity of the solution was studied. Moreover, the amount of generated hydrogen peroxide in the ethanol solutions as well as the electrolyte solution of two different conductivities was determined. 
The results compared the current-voltage characteristic curve during the stable discharge and the phases that preceded it. These phases were the creation of bubbles, occasional ignition and stable discharge. From the recorded average values of current and voltage, current-voltage characteristics were constructed. It was found, that the increasing conductivity of the solution leads to an earlier discharge. In case of negative polarity of the voltage input on the main electrode, there was an earlier discharge than in the positive polarity. Voltage value necessary for the discharge ignition was lower by several hundred volts in the negative polarity. For example, for a solution of 95 vol. % ethanol and conductivity of 200 μS, the breakdown voltage for a positive polarity was determinated as 1650 V but at negative polarity this voltage was only 1250 V. Moreover the influence of ethanol concentration on the ignition of the discharge was found, but there was no significant effect. Amount of generated  hydrogen peroxide grew linearly with time. In the electrolyte solution, hydrogen peroxide was formed significantly more in comparison to the ethanol solution.

Language

Czech

State

Defended (thesis was successfully defended)

Hodnocení známka

A

Faculty

Department

Study branch

Consumer Chemistry

Classification by leader
doc. Ing. Zdenka Kozáková, Ph.D.

Bakalářská práce je zaměřena na diagnostiku elektrického výboje buzeného stejnosměrným napětím v roztocích obsahujících elektrolyt a organickou látku, konkrétně chlorid sodný a etanol. K diagnostice je využito časově rozlišených charakteristik napětí a proudu. Na základě statických volt-ampérových charakteristik jsou porovnávána zápalná napětí pro jednotlivé roztoky. Pomocí kolorimetrické metody práce dále vyhodnocuje produkci peroxidu vodíku v závislosti na složení použitého roztoku.
Studentka pracovala během řešení bakalářské práce zcela samostatně. Zpracování a interpretaci výsledků pravidelně konzultovala. Vlastní práce je psaná srozumitelně, členění na jednotlivé kapitoly je logické. V teoretické části rozebírá problematiku generace výbojů v kapalinách se zaměřením na alkoholy. Podstatná část je věnována obecnému přehledu diagnostických metod využitelných v plazmatu a jejich vhodnosti použití v kapalinách. Výsledky včetně jejich interpretace jsou prezentovány přehledně a závěry jsou jasně formulovány.
Cíle této bakalářské práce byly splněny a doporučuji ji hodnotit výborně.

final grade: A

Grade
A
A
A
A
A
A
A
A

Classification by opponent
doc. RNDr. František Krčma, Ph.D.

Předložená bakalářská práce se zaměřuje na základní diagnostiku elektrických výbojů generovaných ve směsích etanolu s vodou. Téma je vysoce aktuální a zapadá do širšího kontextu studia elektrických výbojů v interakci s kapalinami. Práce samotná byla zaměřena na detailnější porovnání podmínek zapálení vlastního výboje v závislosti na vodivosti roztoku a na koncentraci etanolu. Výsledky této části jasně ukazují platnost bublinové teorie zapálení výboje v dané elektrodové konfiguraci s použitým zdrojem napětí. Jako vysoce pozitivní hodnotím i sledování dalších parametrů systému, zejména pak sledování časového vývoje koncentrace peroxidu vodíku, který v systému vzniká rekombinací OH radikálů generovaných elektronovou a foto disociací molekul vody. Výsledky jsou zpracovány přehledně a logicky s celkem relevantní interpretací.
Práce je celkem dobré jazykové i formální úrovni až na některé drobné nedostatky zmíněné níže. Celkově lze konstatovat, že práce je na velmi solidní úrovni a je velmi dobrým podkladem pro další práci více zaměřenou na detailnější chemickou analýzu produktů výboje. Proto práci doporučuji k obhajobě.
Věcné připomínky:
Místo koronový výboj v kapalině by bylo vhodnější používat termín koroně podobný, protože podmínky jsou o dost odlišné od podmínek pro klasický koronový výboj v plynech.
V rovnici 4 nesedí náboje.
Na str. 18 chybí citace k obrázku 5.
V experimentální části by bylo vhodné dát schéma elektrického zapojení pro měření volt-ampérových charakteristik. Usnadnilo by to neznalému čtenáři pochopení, jak se to vlastně měří.
Str. 19, 3. řádek shora – frekvence vypadá jako v metrech za sekundu. Lepší, než milisekunda na mínus první je dát číselný údaj v sekundách na mínus první.
Poslední věta na straně 21 asi nebude správně. Ve směsi voda-etanol se určitě více vypařuje etanol, protože jeho tenze páry je vyšší a bod varu je nižší, než je tomu u vody.
U obrázku 10 nesedí jeho titulek s obsahem.
Jaká je nejistota hodnot uváděných v tabulce 3? Protože se jedná o průměrované hodnoty, asi bude poměrně velká.
U výsledků na straně 29 se měly napsat cca 2 věty o tom, proč se tohle měřilo. Takto to vypadá poněkud nesourodě.
Formální připomínky:
Na str. 10 nahoře zůstala formulací „musí by muselo“. Co je tedy správně?
Místy chybí čárky při použití vedlejších vět a vsuvek.
Proměnné mají být psány kurzívou.
Závislosti není vhodné prokládat pomocí funkce spline, protože není jasné, jaká je reálná závislost. Použití splinů tak může vést k zcestným představám.
Na obrázku 12 není celkem nic vidět. Asi by bylo bývalo lepší dát řadu kyvet na bílém pozadí.

final grade: B

Grade
A
A
B
B
A
A
B
B

Keywords

plasma in liquids, ethanol, breakdown voltage, plasma diagnostics