低温等离子净化器应用于汽车尾气净化的现状跟基本原理

发布时间：2022-08-08

[一]、低温等离子净化器技术应用于汽车尾气净化的现状与发展
近年来，外对等离子光氧一体机汽车尾气进行了大量的研究。其中脉冲电晕等离子体活化法降低汽车尾气排放的技术，是引起了普遍重视和深入研究。对于电晕的发展和自由基的产生已有较深的研究，直到80年代后期才开始对脉冲电晕脱硫脱硝进行研究，经过多方面的研究，已取得了一系列的经验数据。
脉冲电晕脱除CO的研究近几年才见报道，用于控制汽车尾气排放取得了的研究成果。目前汽车尾气控制成果较多的是将其用于排气微粒的捕集，在实验室中已获得较满意的试验数据。与其他方法相比，脉冲电晕等离子体活化法控制尾气排放净化，去除率可以达到80%以上，能够满足日益严格的排放标准，而且不产生其他气体，负效应少。随着对环境污染治理要求提高，等离子体活化法的性进一步显现，成为一项引人注目的。
利用高压脉冲电源放电产生的等离子体对汽车尾气中的NOx进行，实验表明低温等离子体技术脱除NOx是可行的。用高压脉冲电源和电晕放电装置，在常压下进行了低温等离子体去除NO的实验研究，了相关参数对NO去除率的影响规律；张春润、叶丽华等研制了高压脉冲电源和介质阻挡放电反应器，在常压下放电产生低温等离子体，对模拟汽车尾气进行了处理，研究了放电电压、脉冲频率等对HC，NOx净化的影响规律。介质阻挡放电低温等离子体脱除模拟汽车尾气中某一组分的实验研究。采用低温等离子体常压下去除模拟汽车尾气中的污染物，能取得较好的效果，但均以提高放电电压为代价，等离子体的利用率还不高。
近年来兴起的低温等离子体催化(non-thermalplasmacatalysis)技术引起了人们的较大关注。低温等离子体催化主要指等离子体多相催化，通过置入催化剂，可在等离子体区、等离子体余辉区及产物收集区发生特定的化学反应。低温等离子体和催化剂协同作用技术处体具有很多优点，已成为处理低浓度气体的重要技术，并能取得良好的污染物去除效果。助anikanthBS等对模拟气体在等离子体放电催化中NOx的脱除进行了实验研究，指出介质填充床的存在可使NO去除。MiessnerHans等对选择性催化还原法和低温等离子体结合净化机动车排气进行了研究，指出该法加强了整体反应，在相对低的温度下就能去除NOx。对低温等离子体和催化剂协同作用处理汽车尾气等气体进行了积较的研究。从几个不同的侧面探讨了用等离子体一催化技术净化尾气中某一组分的可行性，揭示了其中的一些规律。但用低温等离子体一催化技术处理实际汽油机尾气时，关于工艺参数对多种主要污染物去除效果影响规律的报道还不多见，因此该技术有待进一步研究。
目前，比较外的研究进展情况，由于等离子技术应用于降低发动机尾气排放物的详细机理还不太清楚，应用于汽车发动机的尾气净化装置的设计，及其应用中的自清洁问题或问题以及性问题等等，仍没有很好的进展，该技术离实际应用尚有一段距离。但是为了满足未来为严格的排放法规，等离子体技术不断发展，在发动机尾气净化方面的将不断显现出来，是一项很有发展前景的汽车尾气处理技术。
[二]、等离子净化设备技术去除污染物的基本原理
等离子净化器在外加电场的作用下，气体放电产生大量等离子体，气体中产生的大量自由电子在电场力的作用下获得能量，其中物形成的键能大部分都在这些活性粒子能量范围内。
物的键能以及无机污染物的键能在低温等离子活性粒子的能量范围内，因而使等离子体在理论上对于污染物的去除成为可能。
等离子体对污染气体的处理包括多个方面：(a)其中包含大量的电子和正负离子，在高压电场梯度作用下，先与空气中的颗粒污染物发生非弹性碰撞，从而附载在其上面，使之成为荷电离子，然后在电场作用下沉积，这是其中的一个物理过程，即静电除尘过程；(b)非平衡态等离子电子、离子等与污染物分子发生弹性碰撞，这些活性离子的平均动能高于污染物分子的健能，污染物分子在这些电子轰击下，电离和解离，使复杂大分子污染物转变为简单小分子物质，或使物质转变为或低毒低害物质，从而使污染物得以去除；(c)另外，与一些气体碰撞过程中使其激发，激发态的分子较不稳定，很快回到基态而辐射出光子，具有足够量的光子照射到电晕较上可能导致光电离而产生光电子，继续维持放电的进行，产生多的粒子；(d)对电子亲和力强的一些分子，例如O2和H2O，一部分通过碰撞激发大量OH，HO2，O等自由基，这些自由基具有强性，可将污染物去除，另一部分可形成负离子，提高空气品质。