Kemajuan ketara dalam teknologi penjanaan ozon telah muncul daripada penyelidikan terkini yang diterbitkan dalam jurnal saintifik Vacuum, menawarkan penyelesaian yang berpotensi untuk salah satu cabaran industri yang paling berterusan: kecekapan tenaga. Para saintis telah membangunkan reaktor nyahcas penghalang dielektrik dua jurang baru yang mencapai kecekapan penjanaan ozon sebanyak 250 g/kWj—menggandakan 125 g/kWj yang dicapai oleh reka bentuk jurang tunggal konvensional di bawah keadaan operasi yang serupa.
Kejayaan ini menangani kebimbangan kritikal untuk aplikasi ozon perindustrian, di mana penggunaan tenaga biasanya menyumbang lebih daripada 60% daripada jumlah kos operasi dalam sistem berskala besar . Penyelidikan, yang dijalankan oleh pasukan yang diketuai oleh Amar Tilmatine di Université Djillali Liabes di Algeria, menunjukkan bahawa konfigurasi jurang dua kali menghasilkan pengagihan medan elektrik yang lebih seragam dan dipergiatkan, dengan nilai puncak mencapai 1.4 × 10⁷ V/m—lebih tinggi daripada puncak jurang tunggal kira-kira 1 × 10 ⁷.
Reaktor nyahcas dielektrik dua jurang baru (DG-DBD) mempunyai reka bentuk simetri dengan dua jurang nyahcas yang serupa yang dicipta pada kedua-dua belah elektrod voltan tinggi pusat. Konfigurasi ini membolehkan pengagihan medan elektrik yang seragam dan seimbang merentasi kedua-dua zon nyahcas, menghalang satu jurang daripada menguasai proses nyahcas dan menjana plasma homogen di seluruh reaktor .
Pengesahan eksperimen mengesahkan bahawa sistem jurang dua kali menghasilkan kira-kira 4.5–5.0 g/j ozon, berbanding 3.5–4.0 g/j untuk reka bentuk jurang tunggal, sambil menggunakan tenaga yang jauh lebih sedikit (19.5 W berbanding 29.5 W). Ciri-ciri arus voltan, angka Lissajous, dan analisis bentuk gelombang mengesahkan tingkah laku nyahcas yang lebih baik dan mengurangkan penggunaan tenaga dalam konfigurasi dua jurang.
Implikasi untuk pengeluar Mesin Ozon adalah besar. Kecekapan tenaga kekal sebagai pembeza utama dalam pasaran penjana ozon yang kompetitif, di mana sistem perindustrian biasanya menggunakan 10–15 kWj sekilogram ozon yang dihasilkan . Dengan menggandakan kecekapan, teknologi ini boleh mengurangkan kos operasi sebanyak 30–50% untuk pengguna akhir sambil mendayakan reka bentuk sistem yang lebih padat dengan keperluan penyejukan yang lebih rendah.
Untuk Penjana Ozon Perindustrian, kejayaan kecekapan ini membuka kemungkinan baharu untuk aplikasi di mana kos tenaga mempunyai penggunaan terhad mengikut sejarah. Kemudahan rawatan air, yang mewakili salah satu segmen pasaran terbesar untuk teknologi ozon, mendapat manfaat yang ketara. Loji air minuman perbandaran berskala besar dan operasi rawatan air sisa yang berjalan secara berterusan memerlukan input tenaga yang besar untuk penjanaan ozon; mengurangkan beban ini meningkatkan daya maju ekonomi rawatan berasaskan ozon berbanding alternatif kimia.
Teknologi ini juga meningkatkan prestasi Mesin Pembasmian Kuman Ozon merentasi pelbagai sektor termasuk pemprosesan makanan, pembuatan farmaseutikal dan penjagaan kesihatan. Kecekapan tenaga yang lebih tinggi diterjemahkan kepada penjanaan haba yang lebih rendah dalam ruang nyahcas, yang penting kerana ozon cepat terurai pada suhu tinggi. Dengan meminimumkan kehilangan haba, reka bentuk dua jurang mengekalkan kepekatan dan kestabilan ozon yang lebih tinggi, meningkatkan keberkesanan pembasmian kuman sambil mengurangkan infrastruktur penyejukan yang diperlukan.
Pendekatan jurang dua kali mewakili kemajuan ketara berbanding strategi lain yang meningkatkan kecekapan yang sedang dibangunkan. Pendekatan alternatif termasuk permukaan dielektrik bersalut mangkin, yang telah menunjukkan kadar keluaran ozon sebanyak 24.1 g/j pada 120 W dengan kecekapan tenaga mencapai 218.3 g/kWh menggunakan pemangkin nano TiO₂ . Walaupun salutan pemangkin meningkatkan prestasi dengan meningkatkan kestabilan nyahcas dan mencipta tapak pemangkin tambahan untuk sintesis ozon, reka bentuk dua jurang mencapai keuntungan kecekapan yang setanding melalui pengoptimuman geometri semata-mata tanpa memerlukan bahan khusus atau proses salutan.
Penyelidikan lain telah meneroka konfigurasi berbilang tiub yang mencapai kecekapan tenaga 180.7 g/kWj (56% lebih tinggi daripada sistem tiub tunggal) dengan kekuatan medan elektrik sehingga 3.5 × 10⁷ V/m , dan reka bentuk DBD permukaan dengan elektrod jejaring yang mencapai 332 g/kWh melalui geometri penyejukan udara yang dioptimumkan dan paksaan. Pendekatan dua jurang membezakan dirinya dengan menggabungkan kecekapan yang sangat baik dengan kesederhanaan dan kebolehskalaan reka bentuk.
Pasaran penjana ozon global, bernilai $466.2 juta pada 2025, dijangka mencecah $930.4 juta menjelang 2035, berkembang pada CAGR sebanyak 7.3% . Penambahbaikan kecekapan tenaga akan memainkan peranan penting dalam pengembangan ini, terutamanya apabila peraturan alam sekitar mengetatkan dan kos operasi mendapat penelitian yang lebih tinggi di semua industri.
Pengeluar peralatan terkemuka telah pun memasukkan teknologi pelepasan termaju ke dalam barisan produk mereka. Siri OZONFILT OZMa ProMinent mencapai penggunaan tenaga khusus sebanyak 16.5 Wh/g menggunakan udara termampat sebagai sumber gas suapan, dengan kepekatan ozon sehingga 20 g/Nm³ . Sistem DULCOZON OZLa mereka, direka untuk aplikasi yang lebih besar sehingga 5,760 g/j, mencapai penggunaan tenaga di bawah 8.0 Wh/g pada kepekatan ozon 10% mengikut berat melalui konsep penyejukan yang inovatif dan reka bentuk modular.
Teknologi DBD dua jurang menawarkan laluan kepada kecekapan yang lebih besar dengan mengoptimumkan fizik nyahcas asas dan bukannya bergantung semata-mata pada penambahbaikan persisian dalam penyejukan atau penyediaan gas. Apabila teknologi bergerak daripada pengesahan makmal kepada pelaksanaan komersial, ia berjanji untuk mewujudkan penanda aras baharu untuk prestasi penjanaan ozon.
Penerbitan penyelidikan DBD dua jurang ini dalam Vakum mewakili sumbangan bermakna kepada sains penjanaan ozon, memberikan pengesahan percubaan konsep reka bentuk yang boleh mengurangkan kesan tenaga pengeluaran ozon dengan ketara. Bagi pengeluar mesin ozon, penjana ozon industri dan mesin pembasmian kuman ozon, teknologi ini menawarkan peta jalan untuk pembangunan produk generasi akan datang yang mengimbangi prestasi, kecekapan dan kepraktisan pembuatan. Memandangkan industri meneruskan peralihannya ke arah penyelesaian pembasmian kuman yang mampan dan kos efektif, inovasi sedemikian akan terbukti penting untuk memenuhi keperluan rawatan air, keselamatan makanan dan aplikasi perlindungan alam sekitar yang semakin berkembang di seluruh dunia.
