新型汽车尾气净化器

宁方慧

新型汽车尾气净化器

宁方慧

（德州学院，山东 德州253000）

为了将汽车尾气净化的更加彻底，减少对环境和大气的污染以及对人类健康的危害，利用净化器催化剂载体材料的吸收与氧化还原气体的性能和等离子净化器的NOx、CO、HC和PM等活性粒子的净化原理，提出并介绍结合等离子净化器与催化剂载体材料的创新型汽车尾气净化系统的设计方案。

汽车尾气；净化器；等离子净化器

我国目前控制汽车尾气污染的主要技术是在排气系统上安装三元催化净化装置。对比早期的净化装置,在处理污染物方面低温等离子技术净化处理范围广泛、转换率高而且不会再次产生其他污染。因此等离子净化技术是汽车尾气净化中的一种十分理想的净化技术。文章分析了等离子净化技术对汽车排放系统中尾气的净化机理以及催化剂载体的性能，综合以前的研究对尾气净化系统进行进一步创新和完善。

1　设计原理

（1）等离子净化机理。由于汽车尾气的不同成分低温等离子净化机理是不同的。汽车排放的尾气中有几十种无机物和有机物成分。其中有害成分HC、NOx、PM微粒和CO是含量最多的。当电子能量多于结合能（尾气分子化学键），同时还高于10eV的时候，活性粒子中具有高能量的可把电子分解成单原子分子。而氧化还原反应为主要作用则是在电子的能量不足10eV时。由此可见，在汽车尾气的净化中，活性粒子的能量与气体键能是至关重要的，我们可以利用这些能量把尾气中的有害成分转换成植物的养料和对人身体无害的成分。常见的活性粒子的能量有：NO为 6.56eV（1eV=1.602× 10-10J），CO为11.12eV，电子为0-20eV，粒子为0-2eV等等。

（2）催化剂载体的性能。常见的催化剂载体有：陶瓷载体、金属蜂窝载体、玻璃纤维载体。其中陶瓷载体价格便宜、制造简单且表面积大；金属蜂窝载体比起陶瓷载体表面积更大、体积更轻；玻璃纤维载体比起陶瓷载体和金属载体净化效率更高、过滤效果更好。而他们的缺点为：陶瓷载体容易磨损和失活；金属蜂窝载体的费用往往要高一些；而玻璃纤维载体的制造工艺则麻烦一些。

（3）新型等离子净化器。新型的等离子净化器主要部分是螺旋梯度放电等离子净化器，其对尾气的净化处理起主要作用；而净化器催化剂载体则是辅助等离子净化器更好的处理尾气中的污染物，将等离子净化器来不及处理的废气进行再次净化。

2　设计方案

等离子净化反应器主要结构如图1所示。

图1　螺旋梯度放电等离子反应器的示意图和剖面图

螺旋梯度放电等离子反应器的放电形式随工作参数的变化而变化，可根据实时环境情况调控控制系统。例如：电管内等离子的浓度由电源电压的强弱来决定，环境相对较差就需要高电压产生高浓度的等离子，而环境相对较好就需要低电压。放电的强度和均匀程度需要电源的改变频率来满足要求。因此使用等离子反应器，一个灵敏的控制系统和可以满足放电要求的电源是必不可少的。这三部分也就构成了等离子净化反应系统。等离子净化反应系统是由螺旋梯度放电等离子净化反应器、电源以及控制系统三部分构成，如图2所示。

图2　等离子净化反应系统结构图

本设计方案把上图中的4代表的空心管状电介质放电管进行了创新设计，将净化器催化剂载体（陶瓷载体、金属蜂窝载体和玻璃纤维载体等等）添加在空心管状电介质放电管的内层，使得在气体与等离子反应的同时，也可与电管内壁上的催化剂载体反应，大大减少尾气中有害分子的排出。

面对日益恶劣的工况，等离子净化反应器可以根据不同的工况以及各种基本运行状况，搭配合适的净化器催化剂载体，更加针对性地净化处理尾气，为汽车尾气治理提出了一种新的研究方向。当然基于目前汽车催化剂载体的研究和生产现状，新型的多孔陶瓷催化剂载体中的纤维多孔陶瓷和导电型的SIC多孔陶瓷也需要多加关注。若是把这种导电性载体添加在电管内部，关于载体所导的电量的多少是否能够检测出和是否能解决等离子净化反应器的车载电源无法满足等离子净化汽车尾气所需能量的问题以及其他亟待解决的相关问题，还是需要我们做进一步的研究和探讨，从而更好地实现对汽车尾气的净化处理。

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New Type of Automobile Exhaust Purifier

NING Fang-hui
（Texas College，Texas，Shandong 253000，China）

In order to purify more thorough1y of automobi1e exhaust，reduce po11ution of the environment and atmosphereand the harm to human hea1th，this paper uses purification princip1e of NO2，CO，HC，PM of p1asma purifier and puts forward and introduces design scheme of innovative auto tai1 gas purification system which combines p1asma purifier with cata1yst support materia1s.

automobi1e exhaust；purifier；p1asma purifier

U465

A

2095-980X（2016）03-0076-02

2016-02-25

宁方慧，主要研究方向：汽车工程。