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基于低温等离子体净化汽油机废气排放的实验及反应动力学分析
随着我国汽车保有量的不断增加,汽车燃油消耗和污染物的排放也在不断上升;尤其是在汽车废气排放方面,严重的污染了大气的环境。为了缓解能源紧缺的形式和 减少对大气的污染,近十几年来,发动机研究工作者做了大量的工作。但由于种种原因,使得研究成果不是很显著。文章在前人的基础上,提出采用低温等离子体技 术处理汽车废气排放污染,作为目前治理汽车尾气污染的新颖技术,本文的目的就是对此进行研究。 本文首先对低温等离子体的发展和研究现状进行了分析,提出了利用低温等离子体净化汽车尾气的方案;其次,通过对高压脉冲放电产生低温等离子体的机理进行了 研究,通过分析等离子体去除汽油机污染物的化学反应过程,和等离子体净化汽油机尾气的机理,为低温等离子体净化汽油机尾气建立了理论基础;最后,我们根据 实际情况设计了线—筒式等离子体器;然后,通过对大量研究成果的学习和分析,设计了与净化器相匹配的高压脉冲电源系统; 为了得到线—筒式等离子体净化器所需电源和气体流量的最/佳参数匹配,我们在常温常压下进行了,对标准气体的模拟试验,通过对实验结果的分析,我们得到了该 电源在净化汽油机废气排放时的几项最/佳匹配参数。 在此基础上,我们通过模拟汽车尾气,对NO+N_2+O_2的体系建立动力学模型,通过对模型中NO的反应动力学曲线和实验数据进行比较,验证了反应机理 的合理性。文章还利用动力学模型,对模拟尾气中的其余组分的反应动力学也作了分析和预测。
低温等离子废气处理工艺概述 低温等离子体是继固态、液态、气态之后的物质第四态，当外加电压达到气体的 放电电压时，气体被击穿，产生包括电子、各种离子、原子和自由基在内的混合体。放电过程中虽然电子温度很高，但重粒子温度很低，整个体系呈现低温状态，所以称为低温等离子体。低温等离子体降解污染物是利用这些高能电子、自由基等活性粒子和废气中的污染物作用，使污染物分子在极短的时间内发生分解，并发生后续的各种反应以达到降解污染物的目的。
DBD等离子体反应区富含极高的物质，如高能电子、离子、自由基和激发态分子等，废气中的污染物质可与这些具有较高能量的物质发生反应，使污染物质在极短的时间内发生分解，并发生后续的各种反应以达到讲解污染物的目的。与传统的电晕放电形势产生的低温等离子技术相比较，DBD等离子体技术放电量是电晕放电的50倍，放电密度是电晕放电的130倍。所以,传统低温等离子体技术只能用于室内空气异味治理,与其他低温等离子体技术相比较，DBD等离子体技术是唯1用于工业化工艺废气治理的技术。
等离子净化器去除污染物机理
等离子体化学反应过程中，等离子体传递化学能量的反应过程中能量的传递大致如下：(1) 电场+电子→高能电子(2) 高能电子+分子(或原子)→(受激原子、受激基团、游离基团) 活性基 团(3) 活性基团+分子(原子)→生成物+热(4) 活性基团+活性基团→生成物+热从以上过程可以看出，电子首先从电场获得能量，通过激发或电离将能量转移到分子或原子中去，获得能量的分子或原子被激发，同时有部分分子被电离，从而成为活性基团；之后这些活性基团与分子或原子、活性基团与活性基团之间相互碰撞后生成稳定产物和热。另外，高能电子也能被卤素和氧气等电子亲和力较强的物质俘获，成为负离子。这类负离子具有很好的化学活性，在化学反应中起着重要的作用。
