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KR20040029388A - 비열 방전 플라스마를 이용한 화학 공정 - Google Patents

비열 방전 플라스마를 이용한 화학 공정 Download PDF

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KR20040029388A
KR20040029388A KR10-2004-7001530A KR20047001530A KR20040029388A KR 20040029388 A KR20040029388 A KR 20040029388A KR 20047001530 A KR20047001530 A KR 20047001530A KR 20040029388 A KR20040029388 A KR 20040029388A
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KR
South Korea
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electrode
chemical
plasma
opening
reforming
Prior art date
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Withdrawn
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KR10-2004-7001530A
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Inventor
리카토파스칼
휴스톤에드워드
크로우리차드
Original Assignee
플라스마솔 코포레이션
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Publication date
Application filed by 플라스마솔 코포레이션 filed Critical 플라스마솔 코포레이션
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Abstract

비열 모세관 방전 플라스마(NT-CDP)유닛 또는 비열 슬롯 방전 플라스마(NT-SPD) 유닛(총괄적으로 "NT-CDP/SDP"라 칭함)을 이용하여 화학 반응을 활성화시키는 방법. NT-CDP/SDP 유닛은 두개의 유전체 층(8,9)간에 배치된 제 1 전극을 포함하고, 여기서, 제 1 전극과 유전체 층은 그것을 통해 한정된 한개이상의 개구부(예컨대, 모세관 또는 슬롯)을 갖는다. 유전체 슬리브(3)은 개구부 내로 삽입되고, 한개 이상의 제 2 전극(2) (예컨대, 핀, 링, 금속 와이어 또는 테이퍼 금속 블레이트 형)은 조합 개구부가 있는 유체 연통내에 배치시킨다. 제 1 전극과 제 2 전극간에 전압차가 인가될 경우, 비열 플라스마 방전을 개구부로부터 방출시킨다. 그 다음, 처리하려고 하는 화학 공급 원료를 비열 플라스마에 노출시킨다. 이 공정은 다음의 예시적인 화학 반응에 적합하다; (i) 관능 유기 화합물을 생산하기 위한 탄화수소 공급 원료의 부분 산화; (ii) 폴리서 섬유 (예컨대, 탄소 섬유 생산 공정에서의 PAN 섬유 전구체)의 화학 안정화;(iii) 개질에 적합한 공급 원료를 발생시키기 위한 더 긴사슬 길이의 석유 탄화수소의 사전-개질(pre-reforming); (iv) 일산화 탄소 및 수소 가스를 생산하기 위한 화학적으로 환원 분위기 (예컨대, 암모니아 또는 우레아)에서의 천연 가스 개질; 또는 (v) 플라스마 강화 워터 가스 시프팅(plasma enhanced water gas shifting).

Description

비열 방전 플라스마를 이용한 화학 공정{CHEMICAL PROCESSING USING NON-THERMAL DISCHARGE PLASMA}
산업적으로 중요한 화학 반응을 일으키기 위한 전기 방전의 이용은 공지되어 있고, 장기간 이용되어져 왔다. 전기 방전의 존재하에 일어나는 가장 오래되고 가장 효과적인 화학 변환 중 하나는 오존 발생이다. 발생된 오존은 불포화 탄화수소와 반응하여 오존화물, 알데히드 및 케톤을 합성할 수 있다. Knight, Henry de Boyne,The arc discharge;its application to power control, London, Chapman & Hall (1960)에 기술된 바와 같이, 종래 초기의 가스 방전 장치는 전기 아크(열 플라스마)에 반응 가스를 노출시킴으로써 작동된다.
최근의 화학 공정에서는 열과 비열 플라스마 모두를 이용하여 수행되었다. Paulauskas 등의 미국 특허 제 6,372,192호는 플라스마를 이용하여 탄소 섬유 제조 공정을 기술한다. 이 특허 공정에서는, 탄소 섬유 공정중 첫번째 단계로서, 안정화 폴리아크릴로니트릴(PAN) 섬유를 저압 무산소 대기하에 GHz 주파수(frequency) 플라스마를 이용하여 탄소 흑연 섬유로 전환시킨다. 그러나, 상기 특허는 공정의 초기 단계에서 PAN 섬유를 안정화시키기 위해 산소 풍부 플라스마를 이용하는 것을 개시하거나 제시하지 않았다. 이 특허는 비열 플라스마의 이용을 교시하는가?
압도적으로 수소 연료 전지에 다시 관심을 갖고 있기 때문에, 플라스마 보조연료 개질(reforming) 및 연료 전환 분야의 연구와 개발도 최근에 현저하게 진보하였다. 예를 들어, Cohm 등의 미국 특허 제 6,322,757호 및 본 명세서에 인용된 참고문헌은 수소 풍부 가스를 생산하기 위한 탄화수소를 개질하기 위한 플라스마트론과 같은 플라스마 연료 전환을 개시한다. Detering 등의 미국 특허 제 6,395,197호는 경질 탄화수소(천연가스)로 요구되는 최종 생성물, 특히 2원자 수소 및 원소 탄소로 열전환시키는 방법 및 고온 장치를 기술한다. 또 다른 특허 발명으로, Eliasson 등의 미국 특허 제 6,375,832호는 수소(예컨대 메탄) 및 탄소(예컨대 이산화탄소) 풍부 가스를 표준 액체 연료로 화학적으로 전환시키는 방법을 교시한다. 이 플라스마 보조 피셔-트롭스크 합성(Fischer-Tropsch synthesis)은 고형 제올라이트 촉매와 컨쥬게이션하에 유전체 장벽 방전을 이용함으로써 수행된다.
현저하게 주목받고 있는 또 다른 플라스마 공정 분야는 습윤성(wetability) 및/또는 표면 부착성(surface adhesion)을 증가시키기기 위한 폴리머 물질의 플라스마 활성 표면 처리이며, 예를들어 L.A. Rosenthal 및 D.A.Davis의 "Electircal Characterization of a Corona Discharge for Surface Treatment",IEEE Transaction on Industry Applications, vol. 1A-11 No. 3, pp.328-335(1975년 5월/6월), S. Han, Y. Lee, H. Kim, G. Kim, J. Lee, J. Yoon, G.Kim의 "Polymer Surface Modification by Plasma Source Ion Implantation",Surface & Coatings Technology, vol. 93, pp. 261-264(1997), 및 Grace 등의 미국 특허 No. 6,399,159에 기재되어 있다.
그러므로 2000년 12월 15일에 출원된 미국 특허 No. 09/738,923호 및 2002년2월 19일에 출원된 미국 특허 No. 60/358,340호에 기술된 바와 같이, NT-CDP/SDP를 이용함으로써 화학 공정을 최적으로 활용하는 것이 바람직하며, 각각의 출원은 그 전체가 본 출원에 참고 삽입 되어 있다.
발명의 요약
본 발명은 화학 공정을 강화시키는 방법에 관한것으로, 특히, 본 발명은 NT-CDP/SDP 유닛을 이용하여 화학 반응을 활성화 시키는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 NT-CDP/SDP 유닛은 두개의 유전체층 사이에 배치된 제 1 전극을 포함하며, 여기서, 제 1 전극과 유전체층은 그것을 통해 한정된 한개 이상의 개구부(opening)(예컨대, 모세관 또는 슬롯)를 갖는다. 한개 이상의 제 2 전극(예컨대, 핀, 링, 금속 와이어 또는 페이퍼 금속 블레이드형)을 조합 개구부가 있는 유체 연통(fluid communication)내에 배치시킨다. 제 1 전극과 제 2 전극간의 전압차가 인가될 경우, 비열 플라스마 방전을 개구부로부터 방출시킨다. 그 다음, 처리하려고 하는 화학 공급 원료를 비열 플라스마에 노출시킨다. 이 공정은 다음의 예시적인 화학 반응에 적합하다; (i) 관능 유기 화합물을 생산하기 위한 탄화수소 공급 원료의 부분 산화; (ii) 폴리서 섬유 (예컨대, 탄소 섬유 생산 공정에서의 PAN 섬유 전구체)의 화학 안정화;(iii) 개질에 적합한 공급 원료를 발생시키기 위한 더 긴사슬 길이의 석유 탄화수소의 사전-개질(pre-reforming); (iv) 일산화 탄소 및 수소 가스를 생산하기 위한 화학적으로 환원 분위기 (예컨대, 암모니아 또는 우레아)에서의 천연 가스 개질; 또는 (v) 플라스마 강화 워터 가스 시프팅(plasma enhanced water gas shifting).
본 출원은 2000년 12월 15일자로 출원된 미국 특허 출원 제 09/738,923호의 일부 계속 출원이며, 이 출원은 2001년 8월 2일자로 출원된 미국 가특허 출원 제 60/309,530호, 및 2002년 2월 19일자로 출원된 미국 가특허 출원 제 60/358,340호의 이득을 주장한다. 모든 출원은 그 전체가 본 출원에 참고 삽입되어 있다.
본 발명은 플라스마 보조 화학 공정에 관한 것으로, 특히 비열 모세관 방전 플라스마(NT-CDP) 또는 비열 슬롯 방전(NT-SDP)(총괄하여 "NT-CDP/SDP"라 칭함)을 이용하여 종래의 방전 기술(예컨대, 아크, 글리딩 아크 (gliding Arc), 유전체 장벽 방전 (Dielectri Barrier Discharge;DBD) 및 코로나)에 비해 더욱 균일한 방식으로 특정 화학종을 활성화(energize)시킴으로써, 더 높은 수율과 더 우수한 에너지 효율적인 화학 전환을 가능하게 한다. 공간적으로 그리고 시간적으로 균질하지 않는 필라멘트 방전이 생기기 쉬운 종래 방전 기술과는 달리, NT-CDP/SDP 장치는 등가 처리(equivalent treatment)를 유지하는 데에 체적 비효율성(volume inefficiencies)을 최소화하여 확산 안정성 플라스마(diffuse stable plasma)를 발생시킨다. NT-CDP/SDP 장치는 특히, 소망하는 생성물쪽으로 쉽게 다단계적으로 반응시킬 수 있는(cascade) 특정 속도 결정 화학 반응을 선택적으로 일으키도록 조정할 수 있다. 이 특정 방식으로 시스템에 에너지를 부가함으로써 본래 고온 고압에서만 가능했던 화학 반응을 주위 조건하에서 가능하게 한다. 튜닝은 전력, 반응물의 조성과 농도, 캐리어 가스 조성 및 유동 속도, 온도, 압력 및/또는 반응기 기하학을 변화시킴으로써 달성된다.
본 발명의 전술한 특성 및 다른 특성들은 다음의 상세한 설명과 여러 개의 도면을 통하여 같은 요소들에 같은 참조부호들을 도시한 본 발명의 실시예의 도면으로부터 더욱 명확해 진다.
도 1a는 본 발명에 따른 PAN 섬유의 화학 안정화(산화)를 위한 예시적인 환상 NT-CDP 처리 장치의 측면 투시도(side perspective view)이다.
도 1b는 도 1a의 장치의 종축으로 수직한 측단면도이다.
도 1c는 도 1b의 장치에서 단일 모세관 고리 전극을 확대시킨 종단면도이다.
도 2a는 본 발명에 따른 예시적인 가스상 NT-CDP 보조 화학 공정 유닛의 단면도이다.
도 2b는 도 2a의 장치의 단일 모세관의 확대도이다.
도 3a는 NH3로부터 H2를 형성시키기 위한 시간에 대한 수소 검출기 판독값의 예시적인 그래프이다.
도 3b는 시간에 대한 수소 가스 농도의 예시적인 그래프이다.
도 4a는 본 발명에 따른 PAN 섬유의 화학 안정화(산화)를 위한 예시적인 환상 NT-SDP 처리 장치의 측면 투시도이다.
도 4b는 도 4a의 장치의 종축으로 수직한 측단면도이다.
도 4c는 도 4b의 장치에서 단일 종와이어 전극을 확대시킨 종단면도이다.
본 발명은 화학 반응을 활성화시키는(촉진시키는) 방법에 관한 것이다. 플라스마 용적체(volume)내에 공급되는 전기 방전에 노출된 화학 공정은 특정 화학 변화의 수율 및/또는 에너지 효율을 향상시킬 수 있다. 가스, 액체, 수상 및/또는 고형 전구체를 처리할 수 있다. NT-CDP/SDP에 노출될 경우 강화되는 예시적인 화학 반응의 몇몇 예증된 유형을 하기에 제공하며, 여기서 각각의 공정은 특정 예시적인 반응에 의해 수행된다.
(i) 알코올, 알데히드, 케톤 및 카르복실산과 같은 관능 유기 화합물을 생산하기 위한 탄화수소 공급 원료의 부분 산화
실시예
(ii) 탄소 섬유 생산 공정 경로에서 PAN 전구체의 화학 안정화 "산화"
실시예
(iii) 개질에 적합한 공급 원료를 발생시키 위한 더 긴 사슬 길이 석유 탄화수소의 사전-개질 ("크랙킹")
실시예
(iv) 일산화탄소와 수소 가스 생산을 위한 화학적 환원(암모니아 또는 우레아)분위기에서의 천연 가스 개질
실시예
;및
(v) 플라스마 강화 워터 가스 시프트 반응
실시예
상기 공정 (i) 및 (ii)에서, NT-CDP/CT-SDP를 이용하여 탄화 수소 공급 원료의 비열 부분 산화("냉연소")를 활성화 시킨다. 플라스마는 주위공기로부터 다음의 산화종을 발생시킨다:가스 흐름에서 산소 원자(O (1D)), 히드록실 라디칼(OH), 오존(O3) 및 과산화물 라디칼(HO2). 그 다음 이들 고반응 종은 선택적으로 탄화수소 분자를 산화시켜 반응에서 요구되는 생성물을 생산한다. 예 (i)의 경우에, 소망하는 결과는 CH3(CH2)nCH2OH이다.
상기 (iii)에 기재된 반응은 화학적 중성 플라스마에서 수행되는 것이 바람직하다. 용어:"화학적으로 중성(chemically neutral)"은 화학적으로 불활성 예컨대 헬륨(이로서 한정되지 않음)인 캐리어 가스를 갖는 환경을 칭하며, 이는 직접 전자 충격 해리의 결과이다. 상기 공정 (iv) 및 (v)는 화학적 환원 플라스마에서 우선적으로 일어나며, 화학적 환원 플라스마는 표적 화학물에 전자수를 증가시키는 경향이 있는 플라스마이다. (환원은 산화의 반대이다.) 암모니아 또는 우레아를 가스 흐름에 첨가시켜 메탄에서의 수소를 수소가스로 화학적 환원(공정(i)) 및 워터(공정(ii))을 강화시키는데에 적합한 전자 풍부 플라스마를 생산한다.
도 1a-1c는 특히 PAN 섬유와 같은 폴리머 섬유의 화학적 안정화(산화)에 매우 적합한 예시적인 환상 NT-CDP 공정의 다른 측면을 도시한다. 공정 유닛은 중공 튜브를 형성하기 위한 두개의 절연 유전체 층 (8,9)사에에 배치된 제 2 전극(2)를 포함한다. 소망하는 팽창 계수를 갖기 위하여 제 2 전극(2)을 선택한다. 공정 유닛이 원통 유닛 형태로서 도시되고 기술되었지만, 대안적으로 기하학적인 형태가 고려될 수 있으며, 이는, 본 발명의 범위내에 있다. 고전압 버스(5), 예컨대, 와이어 메쉬 또는 외부 금속 시스(metallic sheath)는 외부 유전체 층(9) 주위에 배치된다.
도 1b는 도 1a의 공정 유닛의 종축에 수직한 측단면도이다. 도 1b에 명백히 도시된 바와 같이, 복수개의 모세관(4)는 유전체 층(8), 제 2 전극(2) 및 반대측 유전체 층(9)를 통하여 방사상 바깥쪽으로 한정하는 것이 바람직하다. 예를 들어 석영으로 부터 만들어진 유전체 슬리브(3)를 각각의 모세관(4)내에 삽입하고, 제 2 전극(2)로부터 핀 전극(1)을 절연하도록 핀 전극(1)은 각각의 유전체 슬리브(3)내에 끼운다. 고전압 버스(5)는 일련의 핀 전극(1)을 일반적인 고전압 소스(HV)에 연결한다. 대안적인 배열로, 전극이 모세관에 의해 유체 연통에 있는 한, 전극은 다른 기하학적인 형태를 갖을 수 있고 모세관내에 반드시 끼워질 필요는 없다. 모세관 방전 배열의 몇몇 대안적인 배열들은 미국 특허 출원 제 09/738,923호에 도시되어져 있고 기재되어 있다. 도 1c는 도 1b에 나타낸 단일 모세관의 확대도이다.
작업시, 튜브의 채널을 통하여 PAN 섬유(6)을 수용하고 NT-CDP 발생시킨다. 공정 유닛(10)에서 PAN 섬유(6)는 NT-CD 플라스마를 방전시키며, 반대 끝에서 나타난 것은 안정화 PAN 섬유(7)이다.
도 2a 및 2b는 본 발명에 따른 NT-CDP 가스상 화학 공정 유닛의 두개의 단면을 도시한다. 도 2a의 단면도에 대해 언급하면, 모세관(20)의 시리즈는 유전체 시트 (11)을 통하는 것으로 한정된다. 각각의 모세관(20)내에 유전체 슬리브(12)를 삽입하여 고 유전체 한류 모세관(current limiting capillary)을 형성한다. 각각의 모세관(20)내에 삽입된 것은 핀 또는 니들 전극(10)이다. 핀 또는 니들 전극(10)의 어레이를 일반적인 고전압 소스에 전기적으로 연결하는 것은 와이어 메쉬 또는 금속 시스(metallic sheath)와 같은 고전압 버스(13)이다. 예를들어 석영, 유리 또는 세라믹으로부터 만들어진 유전체 플레이트(14)는 전극 플레이트(15)를 절연하는데에 사용된다. 입구와 출구 트랜지션(16, 17) 각각은 가스를 반응기 용적체(volume)(21)에 의해 일련의 모세관 플라스마 제트에 실질적으로 횡단하여 지나가도록 공정할 수 있다. 밀봉된 매니폴드(manifold)(18)은 니들 전극(10)과 모세관(20)을 경유하여 플라스마 제트를 통해 직접 통과시킨 후, 가스 화학제를 공정 스트림(process stream)내로 배출시킬 수 있다. 엘러먼트(19)는 보조제 가스 출구 포트(port)이다. 바람직한 구체예에서, 시스템은 플라스마 전력을 약 500와트 내지 약 10KW의 범위로 쉽게 스케일할 수 있다. 공정 유닛은 라디오 주파 전력 공급 이용을 최적으로 활용하는 것이 바람직하다. 반응기 갭을 교차하는데에 요구되는 피크-투-피크 전압은 캐리어 가스에 따라, 약 5KV에서 약 50KV로 범위를 정하는 것이 바람직하다.
도 3a 및 3b는 질소 캐리어 가스내에서 iso-옥탄 및 암모니아로 부터의 NT-CDP 보조 수소 형성에 대한 실험적 그래픽 결과이다. 정상 상태 환원을 절연하는 데에 300초의 평형 시간 후에 방전이 시작되었다. 특히, 도 3a는 NH3로부터 H2를 형성하는 실험 동안의 시간에 따른 수소 검출기 판독값(mA)을 나타낸 그래프를 도시한다. 이 실험은 전력 200W, NH4OH의 농도 15M, 및 N2유동 속도 11L/분에서 수행하였다. 도 3b는 시간에 따른 H2 가스 ppm 농도의 그래프 결과를 나타낸 것이다. 이 실험은 전력 2000W, NH3(aq)OH의 농도 15M, 및 N2유동 속도 11L/분에서 수행하였다.
본 발명에 따라 NT-CDP 배열을 이용할 경우, 단지 플라스마 (N2트레이스(trace))와 화학적으로 중성인 플라스마(iso-옥탄 트레이스)에서 iso-옥탄 개질로부터 단지 최소량의 수소가 형성하기 때문에 간섭이 존재한다하더라고 조금인 실험 결과를 나타낸다. 암모니아 트레이스는 암모니아의 자촉매 불균형으로 인해 상당량(~1000ppmV)의 수소 형성을 나타낸다. 암모니아의 존재하에 iso-옥탄을 사용할 경우 발견된 시너지 효과에 의해 다량의 수소(~1500ppmV)가 생산 되었다. 생성물 스트림의 GC/MS 분석도 이 수소 형성과 컨쥬게이션하에 상당량의 플라스마 보조 사전-개질(크랙킹)을 나타낸다. 이들을 최적화 시킬 경우, 농축 연료로 부터수소 가스를 생성시키는 비용효과적인 방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 NT-CDP 화학 공정 방법은, 시간에 따른 촉매의 소모를 최소화하고 전력 소모를 현저하게 낮추는 통상의 열 및/또는 촉매 방법에 비해 유리하다. 전력 소모가 더 낮은 이유는 전환 생성을 위해 벌크 가스를 가열시키지 않아도 되기 때문이다. 또한, NT-CDP 화학 공정은 유전체 장벽 방전(DBD) 및 코로나 방전(CD)와 같은 그밖의 플라스마 공정에 비해 바람직하다. 그 이유는 NT-CDP를 이용하여 실행하는 상대적으로 큰 용적의 확산 플라스마는 실질적으로 균일하고 효과적인 화학 공정을 가능하게 하기 때문이다. 개시된 화학 공정은 단지 목적을 위한 일례에 불과한 것으로서, 다른 화학 공정 이용에 본 발명의 범위를 한정하려는 여하한 방법을 의도하는 것은 아니다.
도 4a 내지 4c는 본 발명에 따른 NT-SDP 가스상 화학 공정의 예시적인 구체예를 도시한다. 이 구체예는 유닛을 모세관 방전 배열 대신에 슬롯 방전 배열을 이용하는 것을 제외하고 도 2a 내지 2c에 나타내고 기술한 것과 유사하다. 도 4a-4c에서의 슬롯 방전 배열은 특히 PAN 섬유와 같은 폴리머 섬유의 화학 안정화를 위해 매우 적합하다. 이 레퍼런스 구성 요소의 번호는 도 2a-2c에 나타낸 유닛에 기술된 레퍼런스 구성요소와 동일하다. 슬롯(4)를 종축에 실질적으로 평형하게 배열함으로써 도 4a에 나타내었다. 대안적으로, 슬롯(4)를 반응기의 종축에 실질적으로 수직하거나 나선 방향으로 배열시킬 수 있다. 전극(4)를 각각의 슬롯에 삽입시킨다. 구체예로서, 전극(4)는 조합 슬롯의 형상을 보완하고, 슬롯에 근사하고 부분적으로 삽입하고 끼워놓도록 배열된 금속 와이어 일 수 있다. 또 다른 구체예에서, 슬롯은테이퍼 블레이드일 수 있다. 슬롯 방전 배열을 위한 또 다른 배열은 미국 특허 출원 제 60/358/340호에 기재되어 있으며, 그 전체가 본 출원에 참고 삽입되어 있다. 이 슬롯 방전 배열은 모세관 방전 배열에 비해 플라스마 방출의 표면 영역이 더 많이 노출한다.
그러므로, 본 발명의 바람직한 실시예에 적용된 바와 같은 본 발명의 기본적인 새로운 특징을 도시하고 설명하며, 지적한다할지라도, 그들 작동에서 설명된 장치의 상세함과 형태에서의 다양한 생략과 대체와 변화가 본 발명의 주제 및 범위로부터 벗어나지 않고 당업자에 의해 수행될 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 같은 결과를 달성하도록 실질적으로 같은 방법으로 같은 기능을 수행하는 그들 요소들 및 단계들의 모든 조합이 본 발명의 범위 내에 있음을 명백히 밝힌다. 하나의 기술된 실시예로부터 다른 실시예로의 요소들의 대체는 또한 충분히 기술되고 고려된다. 도면들은 필수적으로 스케일 하도록 만들어지지 않지만, 그들은 단지 본래 개념상의 것임을 또한 알 수 있다. 그러므로, 본 발명에 첨부된 청구항의 범위에 의해 지시된 바와 같이 제한되도록 의도된다.
본 명세서에 언급된 참고문헌, 공고 및 특허 모두는 각각 그 전체가 본 출원에 참고 삽입되었다.

Claims (16)

  1. 비열 방전 유닛을 이용하여 화학 반응을 활성화 시키는 방법으로서, 비열 방전 유닛은 두개의 유전체 층간에 배치된 제 1 전극을 포함하고, 여기서 제 1 전극과 유전체 층은 그것을 통해 한정된 개구부를 한개 이상 갖으며, 한개 이상의 제 2 전극은 조합 개구부가 있는 유체 연통(fluid communication)내에 배치되며,
    제 1 전극과 제 2 전극간에 전압차를 인가시킴으로써 개구부로 부터 비열 플라스마 방전을 발생시키는 단계;
    개구부로 부터 방출된 비열 플라스마에 화학 공급원료를 노출시키는 단계를 포함하는 화학반응을 활성화시키는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 개구부는 모세관이고 유닛은 모세관내에 삽입된 유전체 슬리브를 추가로 포함하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 개구부는 제 1 전극과 유전체 층을 통하여 방사상 바깥쪽으로 한정되는 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 제 2 전극이 금속 핀 또는 링인 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 개구부가 슬롯인 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 개구부가 종축 방향, 나선 방향, 종축에 실질적으로 수직한 방향으로 배열되는 방법.
  7. 제 5항에 있어서, 제 2 전극이 금속 와이어 또는 테이퍼 금속 블레이드인 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 제 2 전극을 전압 소스에 열결하는 전압 버스를 추가로 포함하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 전압 버스가 와이어 메쉬 또는 금속 시스 중 하나인 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 화학 반응이 관능 유기 화합물을 생산하기 위한 탄화수소 공급 원료의 부분 산화인 방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 화학 반응이 폴리머 섬유의 화학 안정화인 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 폴리머 섬유가 탄소 섬유 공정에서 사용된 폴리아크릴로니트릴 전구체인 방법.
  13. 제 1 항에 있어서, 화학 반응이 개질에 적합한 공급원료를 발생시키기 위한 더 긴 사슬 길이를 갖는 석유 탄화수소의 사전-개질(pre-reforming)인 방법.
  14. 제 1 항에 있어서, 화학 반응이 일산화탄소 및 수소 가스를 생산하기 위한 화학적 환원 분위기하에서의 천연 가스 개질인 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 화학적 환원 분위기가 암모니아 또는 우레아인 방법.
  16. 제 1 항에 있어서, 화학 반응이 플라스마 강화 워터 가스 시프팅인 방법.
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