一种汽车尾气电子净化装置的设计

2010-12-26 20:53:47来源: 互联网

  荣获:第二届深港技术创新大赛&航盛杯汽车电子应用方案大赛 二等奖

  陶显芳 2010-12-1

一、获奖感言

  他与商店中柜台上摆放的商品相比,他的样子显得很丑陋;但他与肖克利发明的晶体管相比,并不显得逊色。他现在还不是一个产品,他只代表一种新的技术正在诞生;也许将来,他也会与肖克利发明的晶体管一样进入历史的博物馆。他的诞生,不是要给人们展示自己的美丽和漂亮,而是要给人类造福。本发明的《汽车尾气电子处理装置》技术,将使人们摆脱,一直以来忍受汽车尾气污染空气之苦。





二、一个人类紧迫需要解决的问题

  截止到2010 年3 月,全国机动车保有量约1.92 亿辆,其中,汽车7000 多万辆,并且继续保持较快增长势头,估计到2010 年年底超过7500 万辆,年平均递增17%。在汽车数量强劲增长的同时,中国的汽油年消耗量也达到5500 万吨,汽油在汽车发动机中燃烧以后,大部份物质都被转化成有毒气体向空中排放,使空气污染越来越严重。

  汽车尾气污染物主要包括:一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、二氧化硫、烟尘微粒(某些重金属化合物、铅化合物、黑烟及油雾)、臭气(甲醛等)。目前,汽车尾气已经成为城市空气污染的“元凶”,在一些城市中,汽车尾气污染已经占空气污染源的80%。由于汽车尾气污染,很多城市,已经令人感到难以忍受的地步,人们已经看不到蓝天,浑浊的空气使大白天的能见度不到200 米,不但交通事故增加,还会使人们精神压抑,呼吸困难,增生各种疾病,严重影响人们的身体健康。

  为了人类的健康,解决汽车尾气污染问题——即汽车尾气净化处理问题,已经成为人类紧迫需要解决的问题。

  本人参加航盛杯汽车电子应用方案大赛的目的,就是想向所有关心汽车尾气污染问题的人们展示自己的一种技术设想——一种能够实现汽车尾气净化处理的技术方案,或一种汽车尾气净化装置。

三、一种汽车尾气电子净化装置

  目前,汽车尾气净化装置有多种形式,如:现在普遍使用的三元催化剂净化器,还有多元催化剂净化器,以及,臭氧净化器,臭氧加水气净化器,臭氧加催化剂净化器。

  但这些现有技术各有欠缺,三元催化剂净化器以及多元催化剂式净化器,虽然对碳氢化合物及一氧化碳和氮氧化物的吸收起到一定的作用,但对其它烟尘微粒吸收作用甚微,而且催化剂的使用寿命一般很短,需要经常更换,成本高;还有,催化剂一般都含有稀有重金属,活性重金属对人体是有毒的,因此,对催化剂使用过后有毒物质的回收也是个麻烦事情。臭氧加水气净化器结构复杂,且笨重,还需经常更换水,成本高,使用不方便。臭氧加催化剂净化器与三元催化剂净化器在技术性能方面,并没有明显增加,但成本增加了不少,同样存在很多缺点。

  针对目前汽车尾气净化装置的缺点,本发明的一种汽车尾气电子净化装置,不但避免了很多上述汽车尾气净化装置在技术方面的不足之处,并使汽车尾气净化处理能力进一步加强。

  本发明的一种汽车尾气净化装置(专利申请号:201010261026.3),是一种利用高压静电对汽车尾气(废气)中的烟尘微粒进行电离、充电,然后再通过强电场对带电烟尘微粒进行吸引收集的汽车尾气电子净化装置。由于电场力能够穿透物质的原子结构,强电场可以使分子电离或极化带电,从而破坏物质的分子结构,使汽车排放废气中的有害气体物质的分子结构或混合物被肢离破解,使之转化成非有毒物质。

  利用这种汽车尾气电子净化装置,能非常有效地对汽车排放废气中的有害气体及烟尘微粒进行吸引收集,还可以使废气中一氧化碳转化成二氧化碳,然后再把二氧化碳分解为氧气和碳素物质,使汽车废气中的有害烟尘微粒牢牢地被吸附、固化在汽车尾气电子净化装置中的烟尘收集板上,然后待烟尘收集板上收集的有害烟尘废物被积累到一定厚度之后,在强电场力的作用下通过极间打火,使已被固化在烟尘收集板上的有害烟尘废物脱落并被排出,从而减少废气污染净化环境,有益于人类健康。

  烟尘收集板的工作原理与电絮凝或电镀的工作原理非常相似,只不过电絮凝或电镀槽中两个电极之间的电介质是电解液,而烟尘收集板之间的电介质是带电的废气微粒,在强电场的作用下,带电的废气微粒与电解液一样,同样会导电,只是两者的电导率和电位梯度差别比较大。当电解液中有电流通过的时候,带正电的电解质就会向负极板跑,而带负电的电解质就会向正极板跑,因此,电絮凝或电镀就是一种电离子沉积的过程,利用电极通过电流,使金属附着在物体表面上。

  根据这个原理,在烟尘收集板中,带电烟尘物质在强电场的作用下,废气烟尘微粒将很容易被沉积、附着在带电的烟尘收集板表面上。因此,这种汽车尾气电子净化装置与其它汽车尾气净化器相比,不但结构简单而且对汽车尾气净化处理非常有效。

  本发明的一种汽车尾气电子净化装置主要由一个条栅结构或网格结构带高压正电的阳极极板、一组相互绝缘并分别带高压正电和负电的烟尘收集板、以及高压电源等三部份组成;条栅结构或网格结构带高压正电的阳极极板安装在烟尘收集板的前面,并与烟尘收集板用绝缘材料固定于一个壳体中,烟尘收集板中的阳极极板与阴极极板之间也用绝缘材料进行隔离,并固定于同一个壳体之中;高压电源有两组高压电输出,一组用于条栅结构或网格结构的阳极极板,另一组用于烟尘收集板,两组高压电输出的负极都连接在一起,并与烟尘收集板中的阴极极板连接;条栅结构或网格结构带高压正电的阳极极板称为第一高压阳极极板,与它连接的高压电源的一组高压电的正极称为第一高压阳极,烟尘收集板中的阳极极板称为第二高压阳极极板,与它连接的高压电源的另一组高压电的正极称为第二高压阳极。

 图1、图2、图3 分别是一种汽车尾气电子净化装置的案结构图、电气连接图、高压开关电源电原理图。图1、2、3 中,“1”是第一高压阳极极板,它与图3 直流开关高压电源中的第一高压阳极(HV1)连接,并与其它部件绝缘。“200”是烟尘收集板组件,它由多个阴极极板与多个阳极极板组成,“21”是烟尘收集板组件中的阴极极板,它与图3 直流开关高压电源中的阴极连接,“22”是烟尘收集板组件中的阳极极板,也称为第二高压阳极极板,它与图3 直流开关高压电源中的第二高压阳极(HV2)连接。

  当汽车排气管有废气排出时,由于废气原来基本上都是不带电的,即为“0”电位,不带电的废气在压力差的驱动下,首先要从第一高压阳极极板的网格中间经过,第一高压阳极极板是一个带正电的极板,在它的周围存在非常强的电场,当物体靠近它时就会产生电晕放电,此时,物体会向阳极极板发射电子,使物体带正电,特别是在高温环境下,物体发射电子的逸出功相对常温条件下要小很多,使物体向第一高压阳极极板发射电子的能力大大加强。一些不容易发射电子的物体,在强电场力的作用下,也会产生极化带电,即物体中的电荷也要进行重新分布,使物体靠近第一高压阳极极板的一端带负电,另一端带正电。

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关键字:尾气净化  空气污染  三元催化剂净化器

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2010/1226/article_3003.html
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