[實用新型]一種等離子體催化反應器及其空氣凈化器

有效

• 申請號: 201621233040.1
• 申請日: 2016-11-17
• 公開（公告）號: CN206276238U
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發明（設計）人: 胡將軍;王翠萍
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: B01D53/88
• 分類號: B01D53/88;B01D53/44;B01D53/32
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 馬麗娜

技術領域

本實用新型屬于大氣污染控制領域，涉及等離子體協同催化技術治理氣態污染物方面，具體涉及一種等離子體催化反應器及其空氣凈化器。

背景技術

針對大風量、低濃度的VOCs傳統治理技術的應用受到投資、運行費用及效率等因素的制約，低溫等離子體催化技術被認為是處理中很有發展前途的技術之一，與傳統方法相比具有反應溫度低、啟動迅速、能在低溫下同時去除多種污染物等優點。低溫等離子體的產生方法很多，如輝光放電、電暈放電、介質阻擋放電(DBD)、脈沖放電、射頻放電、滑動電弧放電、射流放電、大氣壓輝光放電、次大氣壓輝光放電、電子束、微波等。然而，能耗較高和副產物問題依然制約著低溫等離子體技術在工業中的應用。目前的等離子體發生方法，難以同時滿足高能量效率和經濟可靠的供電電源這兩個條件。

介質阻擋放電和電暈放電是最常用的等離子體產生方式。介質阻擋放電的重要特點是在氣體間隙中重復發生細脈沖微放電，DBD的能量密度很高，因此DBD可以在大氣壓下注入大功率的能量。對于一般的供電頻率，DBD主要的微放電性能參數只與放電氣體組分、壓力和電極結構有關，而不取決于外部電路，增加輸入功率只增大單位時間的微放電數量，因此，DBD的放大比較簡單。但大功率的DBD微放電通道電流很大，這將產生大量的熱量，浪費了很多能量，因此造成DBD的能量效率很低。

電暈放電的應用可以追溯到第一個電除塵器的誕生，已有超過150年的歷史。在電暈放電產生低溫等離子體的過程中，輸入的能量主要由電子獲得，只有電子被顯著加速，氣體整體以及離子都未顯著加熱，所以能量效率較高。同時電暈放電可以在大氣壓下產生高濃度活性原子核自由基，因此，在等離子體表面處理、氣體凈化等領域具有非常廣闊的應用前景。但持續的電暈放電過程中的微放電很微弱，且非常不均勻，其強電場、電離和發光僅存在于電極附近。電暈放電的電流很小，其電流密度范圍為1-100uA/cm²。當電壓和電流升高時，將引起電暈向火花發展。由于放電電流很小，使其應用受到很大限制。

在電除塵領域，由反電暈的產生機理可知，反電暈可以產生等離子體。反電暈發生時，電暈電流迅速增大，使得放電功率增大，由此可知，反電暈可用于產生高密度等離子體、以多孔紙-環氧樹脂復合材料為介質層的針-板結構研究反電暈放電，發現反電暈放電發生時，電流密度可達到14.3uA/cm²，是在相同電壓下電暈放電的電流密度的3倍，這表明反電暈放電產生的等離子體功率遠大于電暈放電。

實用新型內容

針對等離子體發生技術和處理中存在的問題，本實用新型提供一種等離子體催化反應器，該反應器利用高壓電源供電，通過在多孔催化劑上反電暈放電產生等離子體。本實用新型通過尖端放電以及多孔催化劑反電暈放電增大了放電功率，提高了放電密度，使得氣體凈化過程能耗更低，解決了傳統等離子體發生方法中放電微弱、能耗較高的弊端。

本實用新型所提供技術方案具體如下：

一種等離子體催化反應器，包括相互平行的下多尖端電極層和上多尖端電極層；

所述的上多尖端電極層和下多尖端電極層上設有相對的尖端電極，所述的下多尖端電極層和上多尖端電極層之間設有廢氣通道，廢氣通道中貼近下多尖端電極層處設有與下多尖端電極層平行的網狀電極層，網狀電極層上鋪設有高比電阻多孔催化劑層；

所述的下多尖端電極層與網狀電極層之間設有放電間隙，放電間隙的高度小于廢氣通道。

所述的尖端電極為針狀電極、點狀電極或突刺電極，所述尖端電極采用不銹鋼材料，所述的網狀電極層為110PPI發泡鎳網。

所述的高比電阻多孔催化劑層以蜂窩載體、陶瓷載體或有機玻璃為載體，載體表面附著有鐵電介質層或Ag層，高比電阻多孔催化劑層的相對介電常數大于1100。

所述尖端電極的尖端高度為1～2mm，且所有尖端都處于一個水平面上；所述尖端交錯分布，分布密度為1×10⁴～2×10⁴個/m²。

所述尖端電極與網狀電極層之間的放電間隙為2～3mm，高比電阻多孔催化劑層的厚度為1～1.5mm。

一種空氣凈化器，包括絕緣外殼、高壓電源和多組平行堆疊的等離子體催化反應器；

所述的等離子體催化反應器，包括相互平行的下多尖端電極層和上多尖端電極層；