等離子凈化汽車尾氣技術研究

王政軍 李星 陳萌

摘 要：汽車尾氣排放對環境污染的影響愈來愈嚴重，尾氣中PM、CH、NOx、CO等污染物占空氣污染總量的比例已達30%，尾氣凈化已成為高效和企業重點研究課題。該文研究和探討了等離子凈化技術的基本原理，論證了等離子凈化技術在尾氣凈化應用上的可行性，并簡要介紹了等離子凈化技術在發動機機內凈化和機外凈化方向的實際應用。等離子凈化技術作為環保、高效凈化技術之一在汽車尾氣凈化應用中顯示了其無可比擬的優越性，等離子凈化技術在未來的汽車尾氣凈化領域必將擁有廣闊的前景。

關鍵詞：等離子 凈化技術 尾氣凈化

中圖分類號：X734.2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）07（a）-0118-01

汽車在作為便捷的交通工具迅速推廣的同時也造成了嚴重的空氣環境污染問題。目前，等離子凈化技術因其擁有高效、徹底、凈化范圍廣的特點，已成為汽車尾氣凈化的首選技術。

等離子凈化技術凈化汽車尾氣污染物原理等離子凈化技術在凈化汽車尾氣污染物時，可將汽車尾氣中的有害成分轉化為CO2、H2O等無害的小分子以及硝銨固態鹽等，其產生機理如下。

活性成分的生成：

e+N2→e+N+N

e+N2→e+2O

O+HC→RO+RO2+OH

O+O2→O3

NOX的凈化反應機理：

NO+NN2+O

NO+O→NO2

NO+RO2→NO2+RO

NO+OH→HNO2

CO的凈化反應機理：

CO+O→CO2

CO+2OH→CO2+H2O

CO+e→C+O+e

HC的凈化反應機理：

2HC+5O→2CO2+H2O

2HC+O3→2CO2+H2O

2 等離子凈化汽車尾氣技術的應用

（1）機內凈化的應用。

機內凈化就是采取措施，改善燃油在發動機內的燃燒，從根源上減少汽車尾氣中有害物質的排放。據徐卡秋等人研究的等離子凈化技術，可使噴入氣缸的部分燃油改變化學性質，減少NO的排放。其方案大致是：將一微型的等離子體發生器置于氣缸前段，將部分空氣和汽油的混合氣引入其中。而后，等離子體發生器發生作用，將汽油與空氣的混合氣等離子化。高能量的電子撞擊O2分子和汽油的O-O鍵、C-C鍵、C-H鍵，生成含有改性氣體分子（H2、CO）的混合氣。該種混合氣優點有兩個：一是H2、CO分子改善了氣缸內的燃燒條件，有利于汽油充分燃燒；二是改性燃油在燃燒過程中將發生一系列還原反應，將生成的NOX還原為無污染的N2。實驗數據表明，此方法可有效減少汽車尾氣中NO的含量，從而從根本上減少了汽車尾氣對大氣的污染。

（2）機外凈化技術。

①等離子體凈化的直接應用。等離子體的直接應用就是在汽車排氣系統中加裝等離子體發生器，使汽車尾氣等離子化，從而減少尾氣中污染物質的含量。尾氣在等離子化的過程中會產生大量活性原子氧，這些活性氧會與CH、CO等發生反應，是尾氣中CH和CO的含量減少。同時，尾氣中的碳氫化合物和炭黑等又會作為還原劑對NOX催化轉換，減少尾氣NOX的排放。②等離子體結合三元催化轉換技術。等離子體結合三元催化轉換技術就是將低溫等離子體凈化技術與傳統的三元催化轉換技術相結合，以等離子體凈化輔助三元催化技術。首先，在等離子發生器內會產生活性極強的激發態原子、自由基等物質，在存在O2和HC的條件下，這些物質會將汽車尾氣中的NO轉化為NO2。而后借助于三元催化轉換器將未能完全凈化的NO2選擇性還原，增強三元催化轉換器的凈化效果。

3 結語

等離子凈化技術作為汽車尾氣凈化的新科技之一，對汽車尾氣中的PM、CH、NOX、CO等具有良好的凈化效果。此外，等離子凈化技術與三元催還轉換的結合以及在機內凈化方面也十分出色。可以預見，等離子凈化技術在汽車尾氣凈化方面擁有廣闊的應用前景，將會成為尾氣凈化的發展方向之一。

參考文獻

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