[发明专利]基于介质阻挡放电等离子体的汽车尾气处理装置及处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及废气处理技术领域，是一种基于介质阻挡放电等离子体的汽车尾气处理装置及处理方法。

背景技术

随着经济的发展和城市规模不断扩大，作为现代化交通工具的汽车，其数量迅速增加。由于燃料不完全燃烧，汽车尾气中含有大量氮氧化合物(NOx),碳氢化合物(HC)，及一氧化碳(CO)等污染物，其中NOx是形成大气中光化学烟雾和酸雨的主要原因。汽车尾气不仅给生态环境造成了严重的破坏，而且给人类自身带来不可估量的危害。根据我国环境保护部的数据，每年机动车尾气排放造成的污染占大气污染比重超过20%。

汽车尾气排放处理方法大体有两种：一种是改进汽车内燃机结构和燃烧状况；另一种是对排放废气进行后处理净化。对排气后处理方法包括三效催化反应法，等离子体处理等。对于三效催化反应法，催化剂的性能与运行条件密切相关，存在的问题，如汽车刚启动时排气温度低，不能起到催化作用。

放电等离子体技术作为一种新型汽车尾气处理技术已经越来越被人们熟知。等离子体，即被电离的“气体”，其特点是电子温度远远高于重粒子温度，这使得电子具有足够高的能量使反应物分子激发、离解和电离，同时反应体系又得以保持低温。放电等离子体中含有的大量高能电子、离子、激发态粒子其平均能量高于一般气体分子分解、分解电离、分解附着等过程需要的激励能量。这些活性粒子和有害分子NOx,HC,CO等相互碰撞使得尾气中污染物分子的化学键被打开生成一些单原子分子和固体微粒如C等同时产生大量OH,O等自由基。由这些单原子、分子和自由基等组成的活性粒子所引起的化学反应，最终将尾气中的有害物质变成无害物质。

放电等离子体技术应用在汽车尾气处理中，存在一些问题。在现有技术中，一种是采用电晕放电法处理汽车尾气，该方法产生的等离子体密度不高，粒子所带能量较低；另一种是采用直流介质阻挡放电方法产生等离子体，但是电极结构不合理，导致等离子体分布不均匀，废气处理效率低，且直流下介质阻挡放电需要蓄电池输出功率高，造成不必要浪费。上述方法均无法满足汽车尾气处理的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构合理，等离子体分布均匀，废气处理效率高、效果佳的基于介质阻挡放电等离子体的汽车尾气处理装置；并提供科学合理，适用性高，能够满足汽车尾气处理要求的基于介质阻挡放电等离子体的汽车尾气处理方法。

为实现上述目的，采用技术方案之一是，一种基于介质阻挡放电等离子体的汽车尾气处理装置，包括电源转换模块、高压脉冲发生器、尾气管、高压电极、接地电极，尾气管的前端设置进气口，尾气管的后端排气口，放电反应器，其特征是，放电反应器置于尾气管内，放电反应器包括：与尾气管内壁套接的接地电极，接地电极为筒式接地电极，在筒式接地电极的内表面设置绝缘层，在筒式接地电极筒的中心设置高压电极，高压电极为圆柱体，所述的高压脉冲发生器输入端与所述的电源转换模块电连接，所述的高压脉冲发生器输出端与所述的高压电极电连接。

为实现上述目的，采用技术方案之二是，一种基于介质阻挡放电等离子体的汽车尾气处理方法，它包括以下步骤：

1）汽车发动机启动，产生尾气，同时汽车蓄电池为电源转换模块充电，电源转换模块将直流低电压12V转换为交流电压220V；

2)高压脉冲发生器将电源转换模块输出的交流电压220V进一步转换为脉冲式高电压30kV，并施加到高压电极和接地电极之间；

3)高压电极与接地电极在绝缘层之间发生介质阻挡放电，在放电反应器内产生放电等离子体，放电等离子体从高压电极出发，迅速弥散到整个放电反应器内，放电通道为明亮的细丝状，高能电子从电场中获得的平均能量高于8eV；

4)尾气从尾气管的进气口进入到放电反应器，尾气中的污染粒子与放电等离子体中的活性粒子发生反应，使污染物粒子在放电反应器内分解，并转化为无害物质；

5)经过步骤3)和步骤4)后，放电反应器的等离子体经过接地电极流入汽车蓄电池；

6)经过步骤4)处理后的尾气从尾气管的排气口排出。

本发明的有益效果是：