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大氣電漿Q&A 雪曼電漿科技4
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雪曼電漿科技有限公司 241新北市三重區重新路5段609巷4號9f
SAP 雙電漿活化水系統之產氮能量效率研究 摘要 本研究評估一套雙電漿大氣壓放電系統於電導度(EC)500 µS/cm 條件下生成電漿活化水(Plasma-Activated Water, PAW)之氮固定能量效率。以逆滲透水(RO water,初始 EC < 100 µS/cm)為原水,經電漿放電處理 40.16 分鐘,使其 EC 提升至 500 µS/cm。系統輸入電功率為 1.1 kW(未包含壓縮空氣耗能),單批總能量消耗為 0.736 kWh。 電漿激發完成當下,硝酸根濃度達 884 mg/L,其對應之氮固定能量效率為 0.91 kWh/mol-N。經長時間靜置 1500 小時後,硝酸根濃度穩定於 323 mg/L,其有效能量效率為 2.49 kWh/mol-N。穩定值可視為系統實際可利用之氮固定工程效率。 前言 電漿活化水(PAW)為近年發展之常溫常壓氮固定技術,可在環境條件下透過電漿活化空氣中的氮氣與水反應生成含氮物種。相較於傳統 Haber-Bosch 製程需高溫高壓條件,電漿系統具備分散式生產與低基礎建設門檻之潛力。 本研究針對 SAP 雙電漿活化水系統在電導度控制條件下之產氮速率與能量效率進行定量分析。 材料與方法 2.1 電漿系統操作條件 本研究使用雙 SAP 電漿激發系統處理逆滲透水,操作條件如下: 原水:逆滲透水(RO water) 初始電導度:< 100 ?S/cm 目標電導度:500 ?S/cm 電漿激發時間:40.16 分鐘(0.669 小時) 輸入電功率:1.1 kW(不含壓縮空氣耗能) EC 500 條件下產能:84.5 L/h 2.2 能量消耗計算 Energy=Power × Time =1.1 kW × 0.669 h =0.736 kWh 2.3 產能計算 包含進水與排水時間: 產能= 84.5 L/h @EC500 單批產水量為:=56.5L   2.4硝酸根分析 於 EC 300、500 與 800 µS/cm 條件下量測硝酸根濃度,並追蹤即時濃度與長期穩定性(最長至 1500 小時)。 3. 結果 3.1即時硝酸根濃度( EC 500 µS/cm) : NO₃⁻ = 884 mg/L 單批硝酸根總質量: 884 mg/L × 56.5 L = 49.9 g NO₃⁻ 換算為硝酸鹽氮(NO₃⁻-N)質量:氮之莫耳數:能量效率: 3.2 長期穩定狀態(1500 小時) NO₃⁻ = 323 mg/L 單批硝酸根總質量:   換算為氮質量:    氮之莫耳數:    能量效率: 4. 討論 Condition mol N Energy (kWh) kWh/mol-N 即時 (884 ppm) 0.806 0.736 0.91 穩定 (323 ppm) 0.295 0.736 2.49 即時數值代表電漿放電瞬間之最高氮固定產率;而長期穩定數值則反映活性物種再平衡後實際可保留之氮含量。 與傳統氨合成(約 8–12 kWh/kg NH₃)相比,該電漿系統於常溫常壓下展現具競爭力之分散式氮固定潛力。  5. 結論 SAP 雙電漿系統於 EC 500 µS/cm 條件下達成: 最高氮固定效率:91 kWh/mol-N 長期穩定工程效率:49 kWh/mol-N 模組化產能:5 L/h 穩定效率應視為農業或工業實際應用之工程設計基準值。 本模組可無限擴充機組,以符合大型農業、工業等使用。 https://www.sap-plasma.com/hot_530918.html SAP 雙電漿活化水系統之產氮能量效率研究 2026-02-27 2027-02-27
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大氣電漿Q/A 雪曼電漿科技

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1. 大氣下如何產生電漿?

Q: 電漿乃物質的第四態,宇宙萬物中有99%乃電漿態。電漿的形成,乃藉由電子的撞擊將分子斷鍵,形成離子團。然而受限於電子撞擊的平均自由路徑(MFP)太短所影響,一般在真空環境下始能產生穩定的電漿。在大氣環境下,分子密度過高,要能持續加速電子維持解離分子的狀態不容易。最簡單的方式就是: 縮短電極距離(電暈/電焊之陰陽極距離<5mm),或者加大功率,用蠻力來斷鍵。因此,操作電流>4~5 Amp,電漿溫度高,電極損耗快,電磁波干擾範圍大,臭氧濃度高。

雪曼大氣電漿藉由高電壓加速電子與改變頻率的激發機制,解離空氣中不同比例的N2/O2,佈植指定的極性官能基團(polar-functional group,例如: -OH, -CH, -NH, -COOH ...)。不用蠻力斷鍵,而是找到分子間的震動頻率,藉由共振效應來斷鍵,選擇性地製造各種化學自由基(radical)。太極拳不就是借力使力的智取嗎? (>>Ref.)

雪曼電漿操作電流不超過1 Amp,電壓不低於6k Volt;不是火花放電,沒有公安疑慮溫度低於80CEMI影響小於手機,低溫大氣電漿外號冷電漿



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2. 大氣電漿處理會改變材料品質特性嗎?

Q: 大氣電漿技術乃一種表面改質活化的處理製程,電漿與材料表面1~2個原子層厚度產生化學反應,並不會改變材料本身所具有之化性與物性等。雪曼電漿所研發之零電位差之大氣電漿,更不會造成電子或離子轟擊,擊穿金屬線路,造成表面的物理變化。該技術已應用於日韓廠之大尺寸面板之PR Stripping以及PCB量產設備。

3. 大氣電漿在表面上的活化作用能持續多長時間?

Q: 大氣電漿團的成分與濃度對各種材料所產生的效果差異很大。一般而言,剛完成大氣電漿處理的工件表面具有最大表面極性官能基群,隨後表面能會逐漸衰減。在潔淨的儲存環境下,表面能可維持在穩定的水準一段時間,進而隨著時間而弱化。因此,建議在處理後儘快執行後續工藝,如噴塗、上膠或上色等生產步驟。雪曼電漿的變頻技術,佈植豐富的指定官能基團,至少可維持3小時(橡膠、活潑金屬類),甚至一周(非金屬材質)以上。

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4. 大氣電漿操作需要特殊氣體嗎?

Q: 雪曼大氣電漿技術,僅需要壓縮空氣(5 kg/cm2)以及 220V電力,即可穩定維持電漿激發,處理絕大部分的金屬與非金屬材質。如有特殊需求的材質表面處理,也可引用N2、O2、-F或Ar等氣體。

5. 大氣電漿過程是否會散發毒性物質?

Q: 大氣電漿對一些材料進行前處理,可能會產生氮氧化物和臭氧,但濃度也僅止於數個ppb。
請參考以下UCLA教授文獻: 依據文獻指出,
雪曼大氣電漿產生之氧離子濃度1012/cm3,大於一般的電暈與線型DBD電漿1010 /cm3
產生臭氧之濃度<1016/cm3,也遠低於其他的電漿100倍。

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6. 大氣電漿火焰熱不熱?

Q: 大氣電漿所產生之黃色光炫乃電子能階跳躍所散發之可見光,並不是火焰(>>Ref.),改變電漿槍頭之間距與移動速度,即可降低熱量累積。在大多數應用場合,表面溫度<60C@10mm間距,堪稱冷電漿技術。冷電漿已應用於PET薄膜、人體的牙齒美白,以及美容美甲產業,甚至玻纖碳纖等會翹纖材料應用。

7. 大氣電漿運行成本和消耗品有哪些?

Q: 大氣電漿運行成本只有電能和壓縮空氣,合計成本<1kW/hr。雪曼大氣電漿耗品零件包括: 電極、噴嘴、時規皮帶,使用壽命>6k小時,遠比一般號稱大氣電漿之耗材使用壽命只有500小時優越,更比傳統之酸鹼洗濕式工藝與真空電漿設備之運轉與維護成本低。可見大氣電漿工藝在在顯現出其先進智造之優勢,更遑論環保綠色製程所帶來的公司形象與周邊效益。(>>Ref. BenchMark)

8. 大氣電漿是否能夠通過取代原來的溶劑或底塗(primer)的清洗方法?

Q: 無數產業用戶,尤其是鞋廠/EVA材質的實績已經證明,採用大氣電漿技術便能輕易取代傳統的溶劑清洗工藝;甚至減少對有機溶劑與添加劑的依賴,避免採用對環境有害的諸如甲苯或丙酮溶劑等。更何況雪曼大氣電漿不只有清潔功效,同時具備化學改質之能力,產生化學鍵結,取代溶劑底塗,而非只有凡德瓦力的吸附。(>>Ref.)

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9. 大氣電漿導入量產速度?

Q: 大氣電漿處理速率取決於材料的種類、工件表面潔淨度,以及處理區域的面積大小。依據實績證明,處理PET材質可達到90 米/min@Φ50mm噴嘴;處理EPDM/ TPE,其線速度大約是24米/min @Φ20mm噴嘴。當然噴射式電漿也有它的限制,例如大寬幅材料R2R等,我們都建議客人搜尋線型電漿設備,如線型電暈、DBD等。

10. 大氣電漿工藝如何提升製程良率與符合環保指標?

Q. 傳統印刷、上漆或黏著製程,為了提升良率,僅只於框框內思考,不外乎添加固化劑、添加劑、溶劑、silane等比重,從未思考GAME CHANGE工藝。

雪曼大氣電漿技術,乃藉由表面改質與活化,建立化學鍵結,取代傳統底漆(primer)的使用;大幅降低對環境的污染,並提升品質直通率,符合碳足跡工藝趨勢,更為企業增添綠色環保形象。

11. 大氣電漿能否併入自動化產線,甚至處理複雜或三維立體幾何外形?

Q: 電漿團比氣體/液體分子更小更具穿透力與活性,能夠快速深入凹槽、角落和狹小區域。大氣電漿槍頭好比噴漆槍頭,除了可運用XY table處理平面工件,更可透過習知的噴塗自動化與機械手臂工藝,處理各種3D工件。(>>Ref.)
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12. 大氣電漿可應用於鍍膜?

Q: 大氣電漿並不是熱平衡電漿(non-thermal plasma),要直接藉由大氣電漿鍍膜成核(附著力),恐怕速度太慢沒有經濟效益。雪曼電漿建議兩種大氣電漿鍍膜工藝,
1. 大氣電漿表面改質建立化學鍵結後,以噴塗(spray)方式鍍膜(>>Ref.)
2. 大氣電漿解離前體(precursor鍍膜,輔以雷射puls高熱量傳輸達到結晶效果(>>Ref.)
    非常適用於Tg低之材質

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雪曼大气电浆Q/A简体版

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