[实用新型]一种等离子体催化反应器及其空气净化器

说明书

技术领域

本实用新型属于大气污染控制领域，涉及等离子体协同催化技术治理气态污染物方面，具体涉及一种等离子体催化反应器及其空气净化器。

背景技术

针对大风量、低浓度的VOCs传统治理技术的应用受到投资、运行费用及效率等因素的制约，低温等离子体催化技术被认为是处理中很有发展前途的技术之一，与传统方法相比具有反应温度低、启动迅速、能在低温下同时去除多种污染物等优点。低温等离子体的产生方法很多，如辉光放电、电晕放电、介质阻挡放电(DBD)、脉冲放电、射频放电、滑动电弧放电、射流放电、大气压辉光放电、次大气压辉光放电、电子束、微波等。然而，能耗较高和副产物问题依然制约着低温等离子体技术在工业中的应用。目前的等离子体发生方法，难以同时满足高能量效率和经济可靠的供电电源这两个条件。

介质阻挡放电和电晕放电是最常用的等离子体产生方式。介质阻挡放电的重要特点是在气体间隙中重复发生细脉冲微放电，DBD的能量密度很高，因此DBD可以在大气压下注入大功率的能量。对于一般的供电频率，DBD主要的微放电性能参数只与放电气体组分、压力和电极结构有关，而不取决于外部电路，增加输入功率只增大单位时间的微放电数量，因此，DBD的放大比较简单。但大功率的DBD微放电通道电流很大，这将产生大量的热量，浪费了很多能量，因此造成DBD的能量效率很低。

电晕放电的应用可以追溯到第一个电除尘器的诞生，已有超过150年的历史。在电晕放电产生低温等离子体的过程中，输入的能量主要由电子获得，只有电子被显著加速，气体整体以及离子都未显著加热，所以能量效率较高。同时电晕放电可以在大气压下产生高浓度活性原子核自由基，因此，在等离子体表面处理、气体净化等领域具有非常广阔的应用前景。但持续的电晕放电过程中的微放电很微弱，且非常不均匀，其强电场、电离和发光仅存在于电极附近。电晕放电的电流很小，其电流密度范围为1-100uA/cm²。当电压和电流升高时，将引起电晕向火花发展。由于放电电流很小，使其应用受到很大限制。

在电除尘领域，由反电晕的产生机理可知，反电晕可以产生等离子体。反电晕发生时，电晕电流迅速增大，使得放电功率增大，由此可知，反电晕可用于产生高密度等离子体、以多孔纸-环氧树脂复合材料为介质层的针-板结构研究反电晕放电，发现反电晕放电发生时，电流密度可达到14.3uA/cm²，是在相同电压下电晕放电的电流密度的3倍，这表明反电晕放电产生的等离子体功率远大于电晕放电。

实用新型内容

针对等离子体发生技术和处理中存在的问题，本实用新型提供一种等离子体催化反应器，该反应器利用高压电源供电，通过在多孔催化剂上反电晕放电产生等离子体。本实用新型通过尖端放电以及多孔催化剂反电晕放电增大了放电功率，提高了放电密度，使得气体净化过程能耗更低，解决了传统等离子体发生方法中放电微弱、能耗较高的弊端。

本实用新型所提供技术方案具体如下：

一种等离子体催化反应器，包括相互平行的下多尖端电极层和上多尖端电极层；

所述的上多尖端电极层和下多尖端电极层上设有相对的尖端电极，所述的下多尖端电极层和上多尖端电极层之间设有废气通道，废气通道中贴近下多尖端电极层处设有与下多尖端电极层平行的网状电极层，网状电极层上铺设有高比电阻多孔催化剂层；

所述的下多尖端电极层与网状电极层之间设有放电间隙，放电间隙的高度小于废气通道。

所述的尖端电极为针状电极、点状电极或突刺电极，所述尖端电极采用不锈钢材料，所述的网状电极层为110PPI发泡镍网。

所述的高比电阻多孔催化剂层以蜂窝载体、陶瓷载体或有机玻璃为载体，载体表面附着有铁电介质层或Ag层，高比电阻多孔催化剂层的相对介电常数大于1100。

所述尖端电极的尖端高度为1～2mm，且所有尖端都处于一个水平面上；所述尖端交错分布，分布密度为1×10⁴～2×10⁴个/m²。

所述尖端电极与网状电极层之间的放电间隙为2～3mm，高比电阻多孔催化剂层的厚度为1～1.5mm。

一种空气净化器，包括绝缘外壳、高压电源和多组平行堆叠的等离子体催化反应器；

所述的等离子体催化反应器，包括相互平行的下多尖端电极层和上多尖端电极层；