zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-2339Research ArticleСтатьиМикроволновый разряд в жидкостях: физика и применениеMicrowave Discharge in Liquids: Physics and ApplicationsБатукаевТ. С.BatukaevT. S.

Москва

Moscow

batukaevtimur95@gmail.comБилераИ. В.BileraI. V.

Москва

Moscow

КрашевскаяГ. В.KrashevskayaG. V.

Москва

Moscow

ЛебедевЮ. А.LebedevY. A.

Москва

Moscow

Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАНРоссияA. V. Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis of the Russian Academy of SciencesRussian FederationИнститут нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН; Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”РоссияA. V. Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis of the Russian Academy of Sciences; National Research Nuclear University MEPhIRussian Federation202610092026933334339Copyright © Батукаев Т.С., Билера И.В., Крашевская Г.В., Лебедев Ю.А., 20262026Батукаев Т.С., Билера И.В., Крашевская Г.В., Лебедев Ю.А.Batukaev T.S., Bilera I.V., Krashevskaya G.V., Lebedev Y.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/2339

   Представлен обзор экспериментальных данных о микроволновом разряде в жидкостях — одном из наименее изученных типов разряда. Приведены физические характеристики разряда в жидкости и показаны основные отличия микроволнового разряда в жидкости от разряда в газе. Показано, что при увеличении падающей мощности скорость образования возрастает, а состав продуктов практически не изменяется, что является характерной особенностью разрядов в жидкостях. Приведены примеры применения микроволнового разряда для получения водорода и разложения CO2.

   This paper presents a generalization of experimental data on microwave discharges in liquids, one of the least studied types of the discharge. The physical characteristics of discharges in liquids are described, and the main differences between microwave discharges in liquids and discharges in gases are shown. It is demonstrated that with increasing incident power, the formation rate increases while the product composition remains unchanged, which is a characteristic feature of discharges in liquids. Examples of applications of microwave discharges for hydrogen production and CO2 decomposition are given.

микроволновый разряд в жидкостиэмиссионная спектроскопияполучение водородаразложение СО2microwave discharge in liquidemission spectroscopyhydrogen productionCO2 decompositionРабота выполнена в рамках государственного плана Института нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАНThe work was carried out within the framework of the state plan of the A. V. Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis of the Russian Academy of SciencesReferencesP. Bruggeman, C. Leys. J. Phys. D: Appl. Phys., 42 (2009) 053001, doi: 10.1088/0022-3727/42/5/053001P. Bruggeman, C. Leys. J. Phys. D: Appl. Phys., 42 (2009) 053001, doi: 10.1088/0022-3727/42/5/053001S. Samukawa, M. Hori, S. Rauf, K. Tachibana, P. Bruggeman, G. Kroesen, J. C. Whitehead, A. B. Murphy, A. F. Gutsol, S. Starikovskaia. J. Phys. D: Appl. Phys., 45 (2012) 253001, doi: 10.1088/0022-3727/45/25/253001S. Samukawa, M. Hori, S. Rauf, K. Tachibana, P. Bruggeman, G. Kroesen, J. C. Whitehead, A. B. Murphy, A. F. Gutsol, S. Starikovskaia. J. Phys. D: Appl. Phys., 45 (2012) 253001, doi: 10.1088/0022-3727/45/25/253001P. J. Bruggeman, M. J. Kushner, B. R. Locke, J. G. E. Gardeniers, W. G. Graham, D. B. Graves, R. C. H. M. Hofman-Caris, D. Maric, J. P. Reid, E. Ceriani, D. Fernandez Rivas, J. E. Foster, S. C. Garrick, Y. Gorbanev, S. Hamaguchi, F. Iza, H. Jablonowski, E. Klimova, J. Kolb, F. Krcma, P. Lukes, Z. Machala, I. Marinov, D. Mariotti, S. Mededovic Thagard, D. Minakata, E. C. Neyts, J. Pawlat, Z. Lj. Petrovic, R. Pflieger, S. Reuter, D. C. Schram, S. Schröter, M. Shiraiwa, B. Tarabová, P. A. Tsai, J. R. R. Verlet, T. von Woedtke, K. R. Wilson, K. Yasui, G. Zvereva. Plasma Sources Sci. and Technol., 25 (2016) 053002, doi: 10.1088/0963-0252/25/5/053002P. J. Bruggeman, M. J. Kushner, B. R. Locke, J. G. E. Gardeniers, W. G. Graham, D. B. Graves, R. C. H. M. Hofman-Caris, D. Maric, J. P. Reid, E. Ceriani, D. Fernandez Rivas, J. E. Foster, S. C. Garrick, Y. Gorbanev, S. Hamaguchi, F. Iza, H. Jablonowski, E. Klimova, J. Kolb, F. Krcma, P. Lukes, Z. Machala, I. Marinov, D. Mariotti, S. Mededovic Thagard, D. Minakata, E. C. Neyts, J. Pawlat, Z. Lj. Petrovic, R. Pflieger, S. Reuter, D. C. Schram, S. Schröter, M. Shiraiwa, B. Tarabová, P. A. Tsai, J. R. R. Verlet, T. von Woedtke, K. R. Wilson, K. Yasui, G. Zvereva. Plasma Sources Sci. and Technol., 25 (2016) 053002, doi: 10.1088/0963-0252/25/5/053002I. Adamovich, S. D. Baalrud, A. Bogaerts, P. J. Bruggeman, M. Cappelli, V. Colombo, U. Czarnetzki, U. Ebert, J. G. Eden, P. Favia, D. B. Graves, S. Hamaguchi, G. Hieftje, M. Hori, I. D. Kaganovich, U. Kortshagen, M. J. Kushner, N. J. Mason, S. Mazouffre, S. Mededovic Thagard, H.-R. Metelmann, A. Mizuno, E. Moreau, A. B. Murphy, B. A. Niemira, G. S. Oehrlein, Z. Lj. Petrovic, L. C. Pitchford, Y.-K. Pu, S. Rauf, O. Sakai, S. Samukawa, S. Starikovskaia, J. Tennyson, K. Terashima, M. M. Turner, M. C. M. van de Sanden, A. Vardelle. J. Phys. D: Appl. Phys., 50 (2017) 323001, doi: 10.1088/1361-6463/aa76f5I. Adamovich, S. D. Baalrud, A. Bogaerts, P. J. Bruggeman, M. Cappelli, V. Colombo, U. Czarnetzki, U. Ebert, J. G. Eden, P. Favia, D. B. Graves, S. Hamaguchi, G. Hieftje, M. Hori, I. D. Kaganovich, U. Kortshagen, M. J. Kushner, N. J. Mason, S. Mazouffre, S. Mededovic Thagard, H.-R. Metelmann, A. Mizuno, E. Moreau, A. B. Murphy, B. A. Niemira, G. S. Oehrlein, Z. Lj. Petrovic, L. C. Pitchford, Y.-K. Pu, S. Rauf, O. Sakai, S. Samukawa, S. Starikovskaia, J. Tennyson, K. Terashima, M. M. Turner, M. C. M. van de Sanden, A. Vardelle. J. Phys. D: Appl. Phys., 50 (2017) 323001, doi: 10.1088/1361-6463/aa76f5I. Adamovich, S. Agarwal, E. Ahedo, L. L. Alves, S. Baalrud, N. Babaeva, A. Bogaerts, A. Bourdon, P. J. Bruggeman, C. Canal, E. H. Choi, S. Coulombe, Z. Donkó, D. B. Graves, S. Hamaguchi, D. Hegemann, M. Hori, H.-H. Kim, G. M. W. Kroesen, M. J. Kushner, A. Laricchiuta, X. Li, T. E. Magin, S. Mededovic Thagard, V. Miller, A. B. Murphy, G. S. Oehrlein, N. Puac, R. M. Sankaran, S. Samukawa, M. Shiratani, M. Šimek, N. Tarasenko, K. Terashima, E. Thomas Jr., J. Trieschmann, S. Tsikata, M. M. Turner, I. J. van der Walt, M. C. M. van de Sanden, T. von Woedtke. J. Phys. D: Appl. Phys., 55 (2022) 373001, doi: 10.1088/1361-6463/ac5e1cI. Adamovich, S. Agarwal, E. Ahedo, L. L. Alves, S. Baalrud, N. Babaeva, A. Bogaerts, A. Bourdon, P. J. Bruggeman, C. Canal, E. H. Choi, S. Coulombe, Z. Donkó, D. B. Graves, S. Hamaguchi, D. Hegemann, M. Hori, H.-H. Kim, G. M. W. Kroesen, M. J. Kushner, A. Laricchiuta, X. Li, T. E. Magin, S. Mededovic Thagard, V. Miller, A. B. Murphy, G. S. Oehrlein, N. Puac, R. M. Sankaran, S. Samukawa, M. Shiratani, M. Šimek, N. Tarasenko, K. Terashima, E. Thomas Jr., J. Trieschmann, S. Tsikata, M. M. Turner, I. J. van der Walt, M. C. M. van de Sanden, T. von Woedtke. J. Phys. D: Appl. Phys., 55 (2022) 373001, doi: 10.1088/1361-6463/ac5e1cYu. A. Lebedev. Plasma Phys. Rep., 43 (2017) 685—695, doi: 10.1134/S1063780X17060101Yu. A. Lebedev. Plasma Phys. Rep., 43 (2017) 685—695, doi: 10.1134/S1063780X17060101Yu. A. Lebedev. High Temperature, 56 (2018) 811—820, doi: 10.1134/S0018151X18050280Yu. A. Lebedev. High Temperature, 56 (2018) 811—820, doi: 10.1134/S0018151X18050280Yu. A. Lebedev. Polymers, 13 (2021) 1678—1706, doi: 10.3390/polym13111678Yu. A. Lebedev. Polymers, 13 (2021) 1678—1706, doi: 10.3390/polym13111678Yu. A. Lebedev, G. V. Krashevskaya, T. S. Batukaev, I. L. Epstein. Plasma Proc. Polym., 18 (2021) 2100051, doi: 10.1002/ppap.202100051Yu. A. Lebedev, G. V. Krashevskaya, T. S. Batukaev, I. L. Epstein. Plasma Proc. Polym., 18 (2021) 2100051, doi: 10.1002/ppap.202100051Yu. A. Lebedev, G. V. Krashevskaya, T. S. Batukaev, A. V. Mikhaylyuk. Plasma Proc. Polym., 19 (2022) 2100215, doi: 10.1002/ppap.202100215Yu. A. Lebedev, G. V. Krashevskaya, T. S. Batukaev, A. V. Mikhaylyuk. Plasma Proc. Polym., 19 (2022) 2100215, doi: 10.1002/ppap.202100215Т. S. Batukaev, I. V. Bilera, G. V. Krashevskaya, Yu. A. Lebedev, I. L. Epstein. Plasma Proc. Polym., 20 (2023) e2300015, doi: 10.1002/ppap.202300015Т. S. Batukaev, I. V. Bilera, G. V. Krashevskaya, Yu. A. Lebedev, I. L. Epstein. Plasma Proc. Polym., 20 (2023) e2300015, doi: 10.1002/ppap.202300015Yu. A. Lebedev, T. S. Batukaev, I. V. Bilera, A. V. Tatarinov, A. Yu. Titov, I. L. Epstein. Plasma Physics Reports, 50 (2024) 999—1010, doi: 10.1134/S1063780X24601238Yu. A. Lebedev, T. S. Batukaev, I. V. Bilera, A. V. Tatarinov, A. Yu. Titov, I. L. Epstein. Plasma Physics Reports, 50 (2024) 999—1010, doi: 10.1134/S1063780X24601238T. S. Batukaev, I. V. Bilera, G. V. Krashevskaya, Yu. A. Lebedev. Processes 11 (2023) 2292—2314, doi: 10.3390/pr11082292T. S. Batukaev, I. V. Bilera, G. V. Krashevskaya, Yu. A. Lebedev. Processes 11 (2023) 2292—2314, doi: 10.3390/pr11082292S. Nomura, H. Toyota, S. Mukasa, H. Yamashita, T. Maehara, A. Kawashima. J. Appl. Phys., 106 (2009) 073306, doi: 10.1063/1.3236575S. Nomura, H. Toyota, S. Mukasa, H. Yamashita, T. Maehara, A. Kawashima. J. Appl. Phys., 106 (2009) 073306, doi: 10.1063/1.3236575S. Nomura, H. Toyota, M. Tawara, H. Yamashita, K. Matsumoto. Appl. Phys. Lett., 88 (2006) 231502, doi: 10.1063/1.2210448S. Nomura, H. Toyota, M. Tawara, H. Yamashita, K. Matsumoto. Appl. Phys. Lett., 88 (2006) 231502, doi: 10.1063/1.2210448K. A. Averin, I. V. Bilera, Yu. A. Lebedev, V. A. Shakhatov, I. L. Epstein. Plasma Proc. Polym., 16 (2019) 1800198, doi: 10.1002/ppap.201800198K. A. Averin, I. V. Bilera, Yu. A. Lebedev, V. A. Shakhatov, I. L. Epstein. Plasma Proc. Polym., 16 (2019) 1800198, doi: 10.1002/ppap.201800198Yu. A. Lebedev, K. A. Averin, A. V. Tatarinov. High Energy Chem., 54 (2019) 331—335, doi: 10.1134/S0018143919030032Yu. A. Lebedev, K. A. Averin, A. V. Tatarinov. High Energy Chem., 54 (2019) 331—335, doi: 10.1134/S0018143919030032T. S. Batukaev, I. V. Bilera, G. V. Krashevskaya, Yu. A. Lebedev, N. A. Nazarov. Plasma, 6 (2023) 115—126, doi: 10.3390/plasma6010010T. S. Batukaev, I. V. Bilera, G. V. Krashevskaya, Yu. A. Lebedev, N. A. Nazarov. Plasma, 6 (2023) 115—126, doi: 10.3390/plasma6010010Z. Yu, B. Sun, G. Ding, J. Liu, X. Zhu, Y. Xin. J. Anal. Appl. Pyrolysis, 190 (2025) 107119, doi: 10.1016/j.jaap.2025.107119Z. Yu, B. Sun, G. Ding, J. Liu, X. Zhu, Y. Xin. J. Anal. Appl. Pyrolysis, 190 (2025) 107119, doi: 10.1016/j.jaap.2025.107119Т. С. Батукаев, И. В. Билера, Г. В. Крашевская, Ю. А. Лебедев, В. К. Шумилов. Письма в ЖТФ, 51 (2025), 50—53, doi: 10.61011/PJTF.2025.21.61529.20428Т. С. Батукаев, И. В. Билера, Г. В. Крашевская, Ю. А. Лебедев, В. К. Шумилов. Письма в ЖТФ, 51 (2025), 50—53, doi: 10.61011/PJTF.2025.21.61529.20428T. Zhu, B. Sun, X. Zhu, L. Wang, Y. Xin, J. Liu. J. Anal. Appl. Pyrolysis, 156 (2021) 105111, doi: 10.1016/j.jaap.2021.105111T. Zhu, B. Sun, X. Zhu, L. Wang, Y. Xin, J. Liu. J. Anal. Appl. Pyrolysis, 156 (2021) 105111, doi: 10.1016/j.jaap.2021.105111B. Sun, X. Zhao, Y. Xin, X. Zhu. Int. J. Hydr. Energy, 42 (2017) 24047—24054, doi: 10.1016/j.ijhydene.2017.08.052B. Sun, X. Zhao, Y. Xin, X. Zhu. Int. J. Hydr. Energy, 42 (2017) 24047—24054, doi: 10.1016/j.ijhydene.2017.08.052X. Zhao, B. Sun, X. Zhu, Z. Yan, H. Liu, Y. Liu. Comtrib. Plasma Phys., 56 (2016) 968—974, doi: 10.1002/ctpp.201600011X. Zhao, B. Sun, X. Zhu, Z. Yan, H. Liu, Y. Liu. Comtrib. Plasma Phys., 56 (2016) 968—974, doi: 10.1002/ctpp.201600011B. Wang, B. Sun, X. Zhu, Z. Yan, Y. Liu, H. Liu, Q. Liu. Int. J. Hydr. Energy, 41 (2016) 7280—7291, doi: 10.1016/j.ijhydene.2016.03.110B. Wang, B. Sun, X. Zhu, Z. Yan, Y. Liu, H. Liu, Q. Liu. Int. J. Hydr. Energy, 41 (2016) 7280—7291, doi: 10.1016/j.ijhydene.2016.03.110B. Sun, X. Zhao, Y. Xin, X. Zhu. Int. J. Hydr. Energy, 42 (2017) 24047—24054, doi: 10.1016/j.ijhydene.2017.08.052B. Sun, X. Zhao, Y. Xin, X. Zhu. Int. J. Hydr. Energy, 42 (2017) 24047—24054, doi: 10.1016/j.ijhydene.2017.08.052R. Shiraishi, S. Nomura, S. Mukasa, R. Nakano, R. Kamatoko. Int. J. Hydr. Energy, 43 (2018) 4305—4310, doi: 10.1016/j.ijhydene.2018.01.060R. Shiraishi, S. Nomura, S. Mukasa, R. Nakano, R. Kamatoko. Int. J. Hydr. Energy, 43 (2018) 4305—4310, doi: 10.1016/j.ijhydene.2018.01.060X. Zhao, B. Sun, T. Zhu, X. Zhu, Z. Yan, Y. Xin, X. Sun. Renewable Energy, 156 (2020) 768—776, doi: 10.1016/j.renene.2020.04.088X. Zhao, B. Sun, T. Zhu, X. Zhu, Z. Yan, Y. Xin, X. Sun. Renewable Energy, 156 (2020) 768—776, doi: 10.1016/j.renene.2020.04.088T. Zhu, B. Sun, X. Zhu, L. Wang, Y. Xin, J. Liu. J. Anal. Appl. Pyrolysis, 156 (2021) 105111, doi: 10.1016/j.jaap.2021.105111T. Zhu, B. Sun, X. Zhu, L. Wang, Y. Xin, J. Liu. J. Anal. Appl. Pyrolysis, 156 (2021) 105111, doi: 10.1016/j.jaap.2021.105111J.-L. Liu, T. H. Zhu, B. Sun. Int. J. Hydr. Energy, 47 (2022) 12841—12854, doi: 10.1016/j.ijhydene.2022.02.041J.-L. Liu, T. H. Zhu, B. Sun. Int. J. Hydr. Energy, 47 (2022) 12841—12854, doi: 10.1016/j.ijhydene.2022.02.041Y. Xin, Q. Wang, J. Sun, B. Sun. Appl. Energy, 325 (2022) 119892, doi: 10.1016/j.apenergy.2022.119892Y. Xin, Q. Wang, J. Sun, B. Sun. Appl. Energy, 325 (2022) 119892, doi: 10.1016/j.apenergy.2022.119892Yu. A. Lebedev, K. A. Averin. J. Phys. D: Appl. Phys., 51 (2018) 214005, doi: 10.1088/1361-6463/aabea2Yu. A. Lebedev, K. A. Averin. J. Phys. D: Appl. Phys., 51 (2018) 214005, doi: 10.1088/1361-6463/aabea2

The authors declare that there are no conflicts of interest present.