低溫等離子凈化器應(yīng)用于汽車尾氣凈化的現(xiàn)狀以

 <一>、低溫等離子凈化器技術(shù)應(yīng)用于汽車尾氣凈化的現(xiàn)狀與發(fā)展
近年來(lái)，對(duì)低溫等離子凈化器汽車尾氣進(jìn)行了大量的研究。其中脈沖電暈等離子體活化法降低汽車尾氣排放的技術(shù)，是引起了普遍重視和深入研究。對(duì)于電暈的發(fā)展和自由基的產(chǎn)生已有較深的研究，國(guó)內(nèi)直到80年代后期才開(kāi)始對(duì)脈沖電暈脫硫脫硝進(jìn)行研究，經(jīng)過(guò)多方面的研究，已取得了一系列的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
國(guó)內(nèi)脈沖電暈脫除CO的研究近幾年才見(jiàn)報(bào)道，用于控制汽車尾氣排放取得了的研究成果。目前汽車尾氣控制成果較多的是將其用于排氣微粒的捕集，在實(shí)驗(yàn)室中已獲得較滿意的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。與其他方法相比，脈沖電暈等離子體活化法控制尾氣排放凈化，去除率可以達(dá)到80%以上，能夠滿足日益嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，而且不產(chǎn)生其他氣體，負(fù)效應(yīng)少。隨著對(duì)環(huán)境污染治理要求提高，等離子體活化法的性進(jìn)一步顯現(xiàn)，成為一項(xiàng)引人注目的。
利用高壓脈沖電源放電產(chǎn)生的等離子體對(duì)汽車尾氣中的NOx進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)表明低溫等離子體技術(shù)脫除NOx是可行的。用高壓脈沖電源和電暈放電裝置，在常壓下進(jìn)行了低溫等離子體去除NO的實(shí)驗(yàn)研究，了相關(guān)參數(shù)對(duì)NO去除率的影響規(guī)律；高壓脈沖電源和介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器，在常壓下放電產(chǎn)生低溫等離子體，對(duì)模擬汽車尾氣進(jìn)行了處理，研究了放電電壓、脈沖頻率等對(duì)HC，NOx凈化的影響規(guī)律。介質(zhì)阻擋放電低溫等離子體脫除模擬汽車尾氣中某一組分的實(shí)驗(yàn)研究。采用低溫等離子體常壓下去除模擬汽車尾氣中的污染物，能取得較好的效果，但均以提高放電電壓為代價(jià)，等離子體的利用率還不高。
近年來(lái)興起的低溫等離子體催化(non-thermalplasmacatalysis)技術(shù)引起了人們的較大關(guān)注。低溫等離子體催化主要指等離子體多相催化，通過(guò)置入催化劑，可在等離子體區(qū)、等離子體余輝區(qū)及產(chǎn)物收集區(qū)發(fā)生特定的化學(xué)反應(yīng)。低溫等離子體和催化劑協(xié)同作用技術(shù)處體具有很多優(yōu)點(diǎn)，已成為處理低濃度氣體的重要技術(shù)，并能取得良好的污染物去除效果。助anikanthBS等對(duì)模擬氣體在等離子體放電催化中NOx的脫除進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，指出介質(zhì)填充床的存在可使NO去除。MiessnerHans等對(duì)選擇性催化還原法和低溫等離子體結(jié)合凈化機(jī)動(dòng)車排氣進(jìn)行了研究，指出該法加強(qiáng)了整體反應(yīng)，在相對(duì)低的溫度下就能去除NOx。對(duì)低溫等離子體和催化劑協(xié)同作用處理汽車尾氣等氣體進(jìn)行了積較的研究。從幾個(gè)不同的側(cè)面探討了用等離子體一催化技術(shù)凈化尾氣中某一組分的可行性，揭示了其中的一些規(guī)律。但用低溫等離子體一催化技術(shù)處理實(shí)際汽油機(jī)尾氣時(shí)，關(guān)于工藝參數(shù)對(duì)多種主要污染物去除效果影響規(guī)律的報(bào)道還不多見(jiàn)，因此該技術(shù)有待進(jìn)一步研究。
目前，比較的研究進(jìn)展情況，由于等離子技術(shù)應(yīng)用于降低發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排放物的詳細(xì)機(jī)理還不太清楚，應(yīng)用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣凈化裝置的設(shè)計(jì)，及其應(yīng)用中的自清潔問(wèn)題或問(wèn)題以及性問(wèn)題等等，仍沒(méi)有很好的進(jìn)展，該技術(shù)離實(shí)際應(yīng)用尚有一段距離。但是為了滿足未來(lái)為嚴(yán)格的排放法規(guī)，等離子體技術(shù)不斷發(fā)展，在發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣凈化方面的將不斷顯現(xiàn)出來(lái)，是一項(xiàng)很有發(fā)展前景的汽車尾氣處理技術(shù)。
<二>、等離子凈化器的設(shè)計(jì)
該裝置是兩級(jí)系統(tǒng)，由低溫等離子體發(fā)生器與蜂窩載體催化器兩部分組成。兩部的工作部分是分開(kāi)的，從裝配角度來(lái)看，兩者之間是可拆卸連接。低溫等離子與催化劑協(xié)同催化轉(zhuǎn)化裝置有眾多具體形式，按機(jī)械結(jié)構(gòu)劃分主要有：筒一筒式、線一筒式、針一板式、填充床式、線一板式及復(fù)合式等。
1凈化器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)筒一筒式、線一筒式、針一板式反應(yīng)器的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)容易，而且對(duì)氣體流動(dòng)阻力較小。但是由于受到放電范圍的限制，該類裝置不易擴(kuò)展，不能處理大量污染性的氣體，因而其應(yīng)用僅停留于實(shí)驗(yàn)室的小樣實(shí)驗(yàn)。填充床式反應(yīng)器是目前研究應(yīng)用較多的一種，是一種脫除、應(yīng)用范圍廣、能耗低的反應(yīng)器，但是反應(yīng)器的阻力較大，不利于處體。線一板式的缺點(diǎn)是電較分布不均勻，放電時(shí)電場(chǎng)不均勻。基于以上分析，在結(jié)合以上幾種反應(yīng)器優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出的等離子凈化器。
大石英管外徑為64mm，壁厚為2mm，長(zhǎng)為250mm：銅管外徑為32mm，壁厚為1mm，長(zhǎng)為180mm：小石英管外徑為30mm，壁厚為1mm，長(zhǎng)為200mm；不銹鋼絲直徑為2mm，長(zhǎng)為230mm；催化套筒外徑為60mm，套筒內(nèi)放置催化劑的區(qū)域長(zhǎng)度為40mm。
低溫等離子凈化器的拆開(kāi)效果。它展現(xiàn)了低溫等離子體發(fā)生器與蜂窩載體催化器兩部分可拆卸的特征。蜂窩載體催化器中可根據(jù)需要放置不同類型的催化劑，其長(zhǎng)度可達(dá)40mm，如果不需要任何催化劑也可將該部分空置。
銅管和小石英管位于大石英管中間位置，而不銹鋼絲則位于小石英管的中間位置。以上兩個(gè)位置的確定分別由兩組聚四氟乙烯支撐架來(lái)。
2凈化器的結(jié)構(gòu)分析支撐架選用的材料是聚四氟乙烯，該材料化學(xué)性能穩(wěn)定，。兩支撐架的頂部都有扇形開(kāi)口，其目的是便于自身的安裝與拆卸。負(fù)較探針和正較探針均可上下移動(dòng)，銅管的一端具有銅彈片，不銹鋼絲一端具有不銹鋼彈片，其作用是當(dāng)調(diào)整正、負(fù)探針時(shí)正、負(fù)電較分別與銅管和不銹鋼絲的接觸良好。
電子的能量與產(chǎn)生低溫等離子有直接關(guān)系，而在介質(zhì)阻擋放電的條件下，電子的平均能量取決于放電的折合電場(chǎng)強(qiáng)度。電子能量與電場(chǎng)強(qiáng)度有直接的關(guān)系，兩者幾乎成線性關(guān)系。