新型绝缘气体—七氟异丁腈

1,1，绝缘气体作用机理

事实上，隔离是通过绝缘气体分子和两极之间自由电子的相互作用来抑制电子雪崩，从而提高击穿电压来实现的。其中，电子雪崩是指当电场强度足够大时，两极之间产生的自由电子被加速，并不断与气体分子碰撞产生自由电子，导致自由电子雪崩的现象。当两极之间的自由电子数量达到一定水平时，就会发生电压中断。

因此，材料的绝缘强度可以通过其在电场中的击穿电压来测量。根据许多物质的测量绝缘强度数据，可以得出物质的绝缘强度与分子量、分子结构和电子亲和性密切相关。强电子亲和性有利于捕获自由电子，阻碍了碰撞电离的发展；大分子量显著减少了由捕获自由电子形成的带电粒子的平均自由程，从而提高了分子隔离强度。F元素是元素周期表中电负性最强的元素，具有最强的电子亲和力。从绝缘的角度来看，应将尽可能多的F原子引入绝缘气体分子中，以提高其绝缘强度。此外，研究表明，分子中碳-碳双键、三键和氰基键的存在也可以进一步提高其绝缘强度。

2、SF6绝缘气体环境效益差的原因

SF6由于其优异的绝缘性能和灭弧性能，是应用最广泛的绝缘气体。同时，SF6也是已知温室效应最强的物质。根据政府间气候变化专门委员会（IPCC）的第五次评估报告，SF6大约是二氧化碳温室效应能力的23500倍。原因之一是SF6在大气中非常稳定。根据目前的研究结果，SF6在大气中的降解路径主要包括光降解和电子吸附，但反应速度很慢，在大气中停留时间可达3200年；第二个原因是SF6在948 cm−1附近具有极强的红外吸收，处于800到1200 cm−1之间的“大气窗口范围”，其对来自地球表面的长波辐射的吸收能力可以达到42000倍以上的CO2。

3、新型绝缘气体七氟异丁腈的环境性能

在全氟化化合物的基础上，减少大气停留时间和降低分子在“大气窗口区”中的吸收强度，同时确保其良好的绝缘性能是开发新型绝缘气体的核心思想。

七氟异丁腈，又称全氟异丁腈，结构式为（CF3）2FCN，与SF6不同。氰基的引入提供了与OH自由基反应的可能性，从而提供了在大气环境中快速降解的重要机会。基于相关方法的实验测试平台，（CF3）2FCCN的大气寿命为54年，其GWP值为1705，显著低于SF6。

同时，宇记科技公司技术团队观察到，大气降解产物主要为CF3C（O）F、COF2、NO、N2O、HF、H2O、CO2等。通过模拟肝氟异丁腈和OH自由基在大气环境中的降解路径并结合原位分析方法。CF3C（O）F和COF2在大气中的保留时间通常约为一周。通过云水解，CF3C（O）F产生CF3C（0）OH和HF，COF2产生CO2和HF。CF3C（O）OH（TFA）是一种高酸性物质，pKa值为0.25。目前，大气中TFA的降解途径只有两种。

约5%的降解是通过与OH自由基反应产生的，其余通过干沉积或湿沉积去除。HF在大气中的停留时间通常小于4天，主要在下雨时从大气中去除。此外，生成的NO与大气中的OH自由基快速反应，生成的HONO通过沉淀去除。N2O也是一种强烈的温室气体，其大气含量在每一份IPCC报告中都有报告。2011年全球大气平均浓度为324 ppb。然而，N2O的100年GWP值为265，显著低于PFN，远低于目前大规模使用的SF6。

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