只存在幾納秒，水中的等離子體，甚至比太陽還熱！

電化學電池有助於二氧化碳的循環，然而，催化表面在這個過程中會磨損。Ruhr-Universitaet-Bochum合作研究中心1316「瞬態大氣等離子體：從等離子體到液體再到固體」，研究人員正在探索如何利用極端的水中等離子體按下按鈕就能使它們再生。首先利用光譜學和模型對這種只存在幾納秒的水下等離子體進行了詳細分析，並從理論上描述了等離子體點火的條件，其研究發現發表在《等離子體科學和技術》上。

等離子體是電離氣體：當一種氣體被激活並含有自由電子時，等離子體就形成了。來自RUB實驗物理研究所II的Katharina Grosse說：在自然界中，等離子體發生在恆星內部，或者在地球上以極光的形式出現；在工程中，等離子體被用來產生熒光燈中的光，或製造微電子領域的新材料；通常，等離子體是在氣相中產生，例如在空氣中或在惰性氣體中。

在水中破裂

在目前的研究中，研究人員直接在液體中產生等離子體。為此，在水下的髮絲電極上施加了高達十億分之一秒的高壓。等離子體點火後，電極尖端存在較大的負壓差，導致液體中產生破裂。然後等離子體穿過這些斷裂。等離子體可以與閃電相比——只有在這種情況下，它發生在水下。

比太陽還熱

利用快速光譜學結合流體動力學模型，研究小組確定了這些等離子體的功率、壓力和溫度的變化。實驗物理研究所II的Achim von Keudell教授指出：在這個過程中，觀察到這些等離子體內部消耗短暫地達到了100千瓦，這相當於幾個單戶家庭的連接負荷。

此外，超過幾千個大氣壓的壓力產生——與太平洋最深處的壓力相對應，甚至超過了這個壓力。最後，會有幾千度的短暫溫度爆發，大致相當於甚至超過太陽表面溫度。

水被分解成各種成分

這種極端情況只持續很短的時間，到目前為止的研究主要集中在微秒範圍的水下等離子體，在這段時間裡，水分子有機會補償等離子體的壓力。極端等離子體是目前研究的主題，其特點是具有更快的過程。水不能補償壓力，水分子被分解。

這樣釋放出來的氧氣，對電化學細胞的催化表面起著至關重要的作用。通過對這些表面進行再氧化，它可以幫助它們再生，並再次發揮它們的全部催化活性。此外，溶解在水中的試劑也可以被激活，從而促進催化過程。

博科園｜研究/來自：Ruhr-Universitaet-Bochum

參考期刊《等離子體科學和技術》

DOI: 10.1088/1361-6595/ab26fc

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