滑动弧放电在常温常压下产生的等离子体兼具热等离子体能量密度高和非热等离子体能耗低、选择性好的特点,该技术制作成本低、操作灵活,成为等离子技术领域的研究热点之一。目前,用于产生滑动弧等离子体的电源多数为直流电源、工频电源和高频电源,有关调制脉冲电源的研究报道相对较少。这种电源单位时间内注入的能量集中,有利于激发化学反应。为此,本文研究了由调制脉冲电源驱动的滑动弧放电等离子体,在分析电弧物理特性的基础上,仿真分析放电装置内的气流场分布,并基于数字图像识别技术,建立起色度指标与放电强度和放电稳定性之间的关联,最后将滑动弧放电用于转化CO2的研究。本文的主要研究内容如下:通过分析滑动弧放电过程中的电信号和图像特征,发现滑动弧放电具有明显周期特性,并在放电过程中存在火花放电模式、辉光放电模式以及短路放电模式。考察了放电参数对滑动弧电学特性的影响,发现适当提升进气流速会增加放电强度,但是进气流速超过8 L/min后会使得放电强度减弱,提升输入电压和占空比均可以增加放电强度。通过仿真软件对放电装置内气流场分布进行仿真,并分析了气流量对放电模式、击穿电压和放电周期的影响。发现在反应装置内,进气口、电极底部以及出气口的气体流速最大,气体在侧部出口的反应罩内会形成回旋气流。进气流速增大使得火花放电模式的持续时间增长,对击穿电压几乎没有影响,但是会降低滑动弧放电周期的持续时间。基于数字图像识别技术从放电图像色度学的角度,发现灰度值与放电面积、G分量占比与放电稳定性存在正向关联。在滑动弧放电装置中,研究了不同放电参数、反应器结构参数以及气相参数对CO2转化效果的影响。通过优化放电参数,当进气流速为6 L/min,输入电压为10 k V,占空比为80%时,CO2的转化率和能量效率分别达到3.8%和39.6%。通过优化反应器结构参数,当采用长度为10 cm的刀片电极、直径为2.5 mm的喷嘴、2.5 mm的电极间距以及侧部出口的反应罩时,CO2的转化率和能量效率分别提升到5.5%和52.8%。为了进一步提升CO2的转化率,在反应体系中分别添加Ar和N2,添加气占比达到90%时,CO2的转化率分别提升到14%和16.8%,此时的能量效率分别为16.7%和17.6%。