一種汽車尾氣電子凈化裝置的設(shè)計

　　榮獲：第二屆深港技術(shù)創(chuàng)新大賽&航盛杯汽車電子應(yīng)用方案大賽 二等獎

　　陶顯芳 2010-12-1

一、獲獎感言

　　他與商店中柜臺上擺放的商品相比，他的樣子顯得很丑陋；但他與肖克利發(fā)明的晶體管相比，并不顯得遜色。他現(xiàn)在還不是一個產(chǎn)品，他只代表一種新的技術(shù)正在誕生；也許將來，他也會與肖克利發(fā)明的晶體管一樣進(jìn)入歷史的博物館。他的誕生，不是要給人們展示自己的美麗和漂亮，而是要給人類造福。本發(fā)明的《汽車尾氣電子處理裝置》技術(shù)，將使人們擺脫，一直以來忍受汽車尾氣污染空氣之苦。





二、一個人類緊迫需要解決的問題

　　截止到2010 年3 月，全國機(jī)動車保有量約1．92 億輛，其中，汽車7000 多萬輛，并且繼續(xù)保持較快增長勢頭，估計到2010 年年底超過7500 萬輛，年平均遞增17%。在汽車數(shù)量強(qiáng)勁增長的同時，中國的汽油年消耗量也達(dá)到5500 萬噸，汽油在汽車發(fā)動機(jī)中燃燒以后，大部份物質(zhì)都被轉(zhuǎn)化成有毒氣體向空中排放，使空氣污染越來越嚴(yán)重。

　　汽車尾氣污染物主要包括：一氧化碳、碳?xì)浠衔?、氮氧化合物、二氧化硫、煙塵微粒（某些重金屬化合物、鉛化合物、黑煙及油霧）、臭氣（甲醛等）。目前，汽車尾氣已經(jīng)成為城市空氣污染的“元兇”，在一些城市中，汽車尾氣污染已經(jīng)占空氣污染源的80%。由于汽車尾氣污染，很多城市，已經(jīng)令人感到難以忍受的地步，人們已經(jīng)看不到藍(lán)天，渾濁的空氣使大白天的能見度不到200 米，不但交通事故增加，還會使人們精神壓抑，呼吸困難，增生各種疾病，嚴(yán)重影響人們的身體健康。

　　為了人類的健康，解決汽車尾氣污染問題——即汽車尾氣凈化處理問題，已經(jīng)成為人類緊迫需要解決的問題。

　　本人參加航盛杯汽車電子應(yīng)用方案大賽的目的，就是想向所有關(guān)心汽車尾氣污染問題的人們展示自己的一種技術(shù)設(shè)想——一種能夠?qū)崿F(xiàn)汽車尾氣凈化處理的技術(shù)方案，或一種汽車尾氣凈化裝置。

三、一種汽車尾氣電子凈化裝置

　　目前，汽車尾氣凈化裝置有多種形式，如：現(xiàn)在普遍使用的三元催化劑凈化器，還有多元催化劑凈化器，以及，臭氧凈化器，臭氧加水氣凈化器，臭氧加催化劑凈化器。

　　但這些現(xiàn)有技術(shù)各有欠缺，三元催化劑凈化器以及多元催化劑式凈化器，雖然對碳?xì)浠衔锛耙谎趸己偷趸锏奈掌鸬揭欢ǖ淖饔?，但對其它煙塵微粒吸收作用甚微，而且催化劑的使用壽命一般很短，需要經(jīng)常更換，成本高；還有，催化劑一般都含有稀有重金屬，活性重金屬對人體是有毒的，因此，對催化劑使用過后有毒物質(zhì)的回收也是個麻煩事情。臭氧加水氣凈化器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且笨重，還需經(jīng)常更換水，成本高，使用不方便。臭氧加催化劑凈化器與三元催化劑凈化器在技術(shù)性能方面，并沒有明顯增加，但成本增加了不少，同樣存在很多缺點(diǎn)。

　　針對目前汽車尾氣凈化裝置的缺點(diǎn)，本發(fā)明的一種汽車尾氣電子凈化裝置，不但避免了很多上述汽車尾氣凈化裝置在技術(shù)方面的不足之處，并使汽車尾氣凈化處理能力進(jìn)一步加強(qiáng)。

　　本發(fā)明的一種汽車尾氣凈化裝置（專利申請?zhí)枺?01010261026.3），是一種利用高壓靜電對汽車尾氣（廢氣）中的煙塵微粒進(jìn)行電離、充電，然后再通過強(qiáng)電場對帶電煙塵微粒進(jìn)行吸引收集的汽車尾氣電子凈化裝置。由于電場力能夠穿透物質(zhì)的原子結(jié)構(gòu)，強(qiáng)電場可以使分子電離或極化帶電，從而破壞物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，使汽車排放廢氣中的有害氣體物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)或混合物被肢離破解，使之轉(zhuǎn)化成非有毒物質(zhì)。

　　利用這種汽車尾氣電子凈化裝置，能非常有效地對汽車排放廢氣中的有害氣體及煙塵微粒進(jìn)行吸引收集，還可以使廢氣中一氧化碳轉(zhuǎn)化成二氧化碳，然后再把二氧化碳分解為氧氣和碳素物質(zhì)，使汽車廢氣中的有害煙塵微粒牢牢地被吸附、固化在汽車尾氣電子凈化裝置中的煙塵收集板上，然后待煙塵收集板上收集的有害煙塵廢物被積累到一定厚度之后，在強(qiáng)電場力的作用下通過極間打火，使已被固化在煙塵收集板上的有害煙塵廢物脫落并被排出，從而減少廢氣污染凈化環(huán)境，有益于人類健康。

　　煙塵收集板的工作原理與電絮凝或電鍍的工作原理非常相似，只不過電絮凝或電鍍槽中兩個電極之間的電介質(zhì)是電解液，而煙塵收集板之間的電介質(zhì)是帶電的廢氣微粒，在強(qiáng)電場的作用下，帶電的廢氣微粒與電解液一樣，同樣會導(dǎo)電，只是兩者的電導(dǎo)率和電位梯度差別比較大。當(dāng)電解液中有電流通過的時候，帶正電的電解質(zhì)就會向負(fù)極板跑，而帶負(fù)電的電解質(zhì)就會向正極板跑，因此，電絮凝或電鍍就是一種電離子沉積的過程，利用電極通過電流，使金屬附著在物體表面上。

　　根據(jù)這個原理，在煙塵收集板中，帶電煙塵物質(zhì)在強(qiáng)電場的作用下，廢氣煙塵微粒將很容易被沉積、附著在帶電的煙塵收集板表面上。因此，這種汽車尾氣電子凈化裝置與其它汽車尾氣凈化器相比，不但結(jié)構(gòu)簡單而且對汽車尾氣凈化處理非常有效。

　　本發(fā)明的一種汽車尾氣電子凈化裝置主要由一個條柵結(jié)構(gòu)或網(wǎng)格結(jié)構(gòu)帶高壓正電的陽極極板、一組相互絕緣并分別帶高壓正電和負(fù)電的煙塵收集板、以及高壓電源等三部份組成；條柵結(jié)構(gòu)或網(wǎng)格結(jié)構(gòu)帶高壓正電的陽極極板安裝在煙塵收集板的前面，并與煙塵收集板用絕緣材料固定于一個殼體中，煙塵收集板中的陽極極板與陰極極板之間也用絕緣材料進(jìn)行隔離，并固定于同一個殼體之中；高壓電源有兩組高壓電輸出，一組用于條柵結(jié)構(gòu)或網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的陽極極板，另一組用于煙塵收集板，兩組高壓電輸出的負(fù)極都連接在一起，并與煙塵收集板中的陰極極板連接；條柵結(jié)構(gòu)或網(wǎng)格結(jié)構(gòu)帶高壓正電的陽極極板稱為第一高壓陽極極板，與它連接的高壓電源的一組高壓電的正極稱為第一高壓陽極，煙塵收集板中的陽極極板稱為第二高壓陽極極板，與它連接的高壓電源的另一組高壓電的正極稱為第二高壓陽極。

　圖1、圖2、圖3 分別是一種汽車尾氣電子凈化裝置的案結(jié)構(gòu)圖、電氣連接圖、高壓開關(guān)電源電原理圖。圖1、2、3 中，“1”是第一高壓陽極極板，它與圖3 直流開關(guān)高壓電源中的第一高壓陽極（HV1）連接，并與其它部件絕緣。“200”是煙塵收集板組件，它由多個陰極極板與多個陽極極板組成，“21”是煙塵收集板組件中的陰極極板，它與圖3 直流開關(guān)高壓電源中的陰極連接，“22”是煙塵收集板組件中的陽極極板，也稱為第二高壓陽極極板，它與圖3 直流開關(guān)高壓電源中的第二高壓陽極（HV2）連接。

　　當(dāng)汽車排氣管有廢氣排出時，由于廢氣原來基本上都是不帶電的，即為“0”電位，不帶電的廢氣在壓力差的驅(qū)動下，首先要從第一高壓陽極極板的網(wǎng)格中間經(jīng)過，第一高壓陽極極板是一個帶正電的極板，在它的周圍存在非常強(qiáng)的電場，當(dāng)物體靠近它時就會產(chǎn)生電暈放電，此時，物體會向陽極極板發(fā)射電子，使物體帶正電，特別是在高溫環(huán)境下，物體發(fā)射電子的逸出功相對常溫條件下要小很多，使物體向第一高壓陽極極板發(fā)射電子的能力大大加強(qiáng)。一些不容易發(fā)射電子的物體，在強(qiáng)電場力的作用下，也會產(chǎn)生極化帶電，即物體中的電荷也要進(jìn)行重新分布，使物體靠近第一高壓陽極極板的一端帶負(fù)電，另一端帶正電。