纳秒脉冲功率等离子体用于处理燃烧废物排放

Nanosecond pulsed power plasma is used to treat combustion by-products 纳秒脉冲功率等离子体用于处理燃烧废物排放

根据《清洁空气法》，环境保护署已经确定了六种主要的空气污染物，即颗粒物、氮氧化物、硫氧化物、光化学氧化剂、碳氧化物和铅。其中五种污染物是在燃烧过程中由内燃机产生的副产品。尽管柴油发动机由于热效率高和运行成本低而受到欢迎，但它们导致氮氧化物和PM排放增加。随着柴油发动机数量的增加，对柴油排放实行了更严格的规定。目前，使用洗涤器和选择性催化还原器（SCR）被广泛采用，用于治疗氮氧化物，而柴油微粒过滤器（DPFs）则用于治疗废气中的PM。尽管这些技术在很大程度上消除了污染物，但也有许多缺点。SCRs需要贵金属催化剂和有害的重金属催化剂发挥作用。

另一方面，DPFs存在着过滤窒息和额外压力下降的风险。为了达到空气质量标准，寻找减少柴油排放的最佳方法一直是研究人员最热衷的课题。脉冲功率等离子体在柴油机废气中的应用是一种很有前途的工具，因为它的能源成本低，维护效益也较低。

脉冲功率等离子体具有纳秒的持续时间，通常用于燃烧后的应用并且在本质上是非热的。对于非热等离子体来说，电子具有比背景气体分子更高的动能。高能电子会影响污染物分子，并导致化学反应分解。等离子体特性在决定降低效率方面起着至关重要的作用。

研究人员在一个5 kW的库波塔柴油发动机上进行实验。在无负荷条件下，排气流量为3.5/s。利用电晕放电将整个排气流送入同轴单元排列。

图1显示了实验设置的不同组件。

为了避免不受欢迎的电压反射，反应器阻抗被尝试与源或电缆阻抗相匹配。用Horiba气体分析仪记录了氮氧化物浓度的变化。

图2显示了三个脉冲发生器的脉冲特性。

反应堆阻抗和脉冲持续时间在描述单元组成的几何形状方面起着至关重要的作用。

该实验验证了脉冲功率等离子体处理柴油机废气的有效性。显示了脉冲功率在废气中处理PM的有效性。进一步的实验将涉及到研究脉冲功率等离子体对氮氧化物、SOx和PM同时移除的影响。通过增加闸流脉冲的充电电路的频率，可以提高负载的功率。