一种使用等离子体和催化剂的气体净化器的制作方法

1.本实用新型涉及一种使用等离子体和催化剂的气体净化器。更具体地说，本实用新型涉及一种利用催化剂作用和等离子体作用的气体净化器。


背景技术：

2.空气污染控制是一个重要的社会问题。工厂和汽车大量排出的污染气体，包括cox、cmhn、nox和sox等有毒成分，净化这些污染气体非常重要。另外，在空间站中，也需要净化某种特殊气体，如甲基气体。
3.为了控制空气污染，在工厂中安装了离心净化器、排放净化器、脱硫器等大型气体净化器。在汽车上安装了使用催化剂的尾气排放控制装置。这些传统的气体净化器是根据单一的物理或化学作用来净化气体的，因此净化效率有限。
4.日本未审查专利出版物(kokai)第62
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33527号公开了一种气体净化器，它包括一个排放区和一个位于排放区下游的催化反应区。根据该出版物所述的方法，废气首先被路由到排放区，并被电离成等离子体气体。然后，等离子体气体被路由到下游的催化反应区。另外，日本未审查专利出版物(kokai)第63
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242323号公开了一种气体净化器，在该净化器中，气体通过放电处理，然后气体通过催化剂。
5.在上述日本未审专利公布号62
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33527号中，放电区包括针状电极，对其施加几千伏至几万伏的电压。在日本未审专利公布号63
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242323中，使用了网状电极或棒状电极和高压发生器。这样，传统的气体净化器结合了等离子体的作用和催化剂的作用，但需要高压电源来产生等离子体。
6.另外，将放电区和催化反应区作为单独的阶段来设置，出现的问题是，气体在放电区成为含有等离子体的气体，但在气体到达下一个催化反应区之前，气体中的等离子体含量减少，等离子体的作用和催化剂的作用的综合效果没有预期的那么高。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的是提供一种使用等离子体和催化剂的气体净化器，它的结构比较紧凑，在施加相对较低的电压的情况下可以引起辉光放电，并且通过这种方式可以使等离子体的作用和催化剂的作用协同结合。
8.根据本实用新型，提供了一种使用等离子体和催化剂的气体净化器，它包括具有至少两个允许气体流经该壳体的开口的壳体，至少一对布置在壳体中并具有相对触点的磁敏簧片，一个用于打开和关闭至少一对簧片的触点的驱动线圈，一个连接到至少一对簧片的触点负载线圈，以及一个至少布置在至少一对簧片的触点附近的催化剂。
9.在上述布置中，在触点的打开和关闭操作期间，在至少一对簧片的触点处发生辉光放电，在辉光放电产生的等离子体的作用下，将cox、cmhn、nox等污染气体分解成元素分子或无害气体分子。此外，载于簧片接触面上或布置在簧片接触面附近的催化剂进一步将污染气体分解为元素分子或无害气体分子。这些气体净化方法起到了协同作用，并获得了
优良的气体净化效果。
10.优选地，本实用新型的气体净化器包括一个具有至少有两个允许气体流经套管的开口的套管、布置在套管中的至少一对相对的电极、用于在至少一对电极上诱导辉光放电的交流电源和由至少一对电极携带的催化剂。
11.在上述布置中，如果至少一对电极以类似于上述具有相反触点的磁敏簧片的方式布置，则在上述触点的开闭操作过程中，当触点打开时就会发生辉光放电。因此，在这种情况下，也是通过等离子体的作用和催化剂的作用的协同组合而得到气体净化。此外，在这种情况下，辉光基本上是由交流电源，最好是高频交流电源连续产生的。在此，电极并不限于上述的磁敏簧片，而是可以包括具有催化金属的宽电极薄膜，通过气相沉积或溅射形成在绝缘层上。
12.通过以下的图示，可以对本实用新型有更全面的理解。
附图说明
13.图1是说明本实用新型的剖视图。
14.图2和图3是说明图1的驱动线圈和接触负载线圈的连接的视图。
具体实施方式
15.图1显示了根据本发明第一实施例的气体净化器。气体净化器10包括一个壳体12，和一对布置在壳体12中的磁敏感簧片14和16，作为电极，它们分别具有一对基本上平行的对立面。壳体12包括两个开口18和20作为气体的入口和出口，使气体以例如箭头g 所示的方式流动，在图1中，开口18作为气体的入口，而开口20作为气体的出口，但不必将开口18和20指定为气体的入口和出口。壳体12由金属或玻璃制成，它不会被待净化的气体腐蚀。
16.簧片14和16以相反的方向从壳体12的外侧延伸到壳体12的内侧，并在其自由端有触点14a和16a，它们之间有一个小的间隙而相互对立。当壳体12由金属制成时，在簧片 14和16与壳体12之间放置一个绝缘层(未示出)。这些簧片14和16由磁敏感材料如坡莫合金制成。
17.一个驱动线圈22绕在壳体12上。驱动线圈22具有端子a和b。如图2所示，驱动线圈22的一个端子a例如连接到5～12伏的电源。驱动线圈22的另一个端子b连接到脉冲发生器24。脉冲发生器24产生例如矩形脉冲。当脉冲发生器24产生脉冲时，驱动线圈22被激发，使磁簧14和16的触点14a和16a随着磁簧开关的关闭而关闭。因此，电流在簧片14和16之间流动。当脉冲发生器24不产生脉冲时，驱动线圈22不被激发，簧片14和16的触点14a和16a是打开的。然后，簧片14和16之间的电流被切断。
18.簧片14和16的触点14a和16a上镀有催化剂层26和28。催化剂层26和28选自具有催化作用的金属(例如，21种过渡d金属：hf、ta、zr、nb、w、ti、v、mn、cr、mo、 re、ni、co、tc、os、ir、ru、pt、rh和pd)。优选地，催化剂层26和28包括铂(pt)、钯(pd)、铑(rh)和钌(ru)组成的贵金属组中的至少一种。由坡莫合金制成的簧片14和16 镀上金，然后在镀金的簧片上镀上催化剂层26或28。
19.在图1中，一个接触负载线圈30绕在驱动线圈22上。如图3所示，接触负载线圈30 的一端c连接到例如12～24伏的直流电源。接触负载线圈30的另一端d连接到由簧片 14a和
16的触点14a和16a组成的开关s。接触负载线圈30具有电感量l，因此簧片14 和16连接到具有电感量l的电路。
20.当簧片14和16的触点14a和16a因脉冲的关闭而打开时，由于电感l的提供，在触点14a和16a处感应出一个反向电动势力e(e＝l(di/dt))，发明者发现，反向电动势力e 的存在使打开触点后立即发生辉光放电，如图1所示。在这种情况下，辉光放电是在相对较低的外加电压下形成的。发明者还发现，辉光放电电压和辉光持续时间tg根据电感l 的值和壳体12中气体的种类而变化。因此，优选根据要净化的气体种类，确定电源电压的值和接触负载线圈30的电感l的值，并选择催化层26和28的材料。
21.例如，当要净化含有氮气成分的气体时，接触负载线圈30的电源电压为12v，电感l 为1亨利，选择铑作为催化剂层26和28的材料。在这种情况下，设想在辉光放电产生的等离子体的作用下，促进下列反应的进行。
22.e 2no
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n.sub.2 o.sub.2 e。
23.e 2no.sub.2
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n.sub.2 2o.sub.2 2e；
24.除了上述等离子体作用外，当气体与例如铑制成的催化剂层26和28接触时，还发生另一种气体净化作用，这种作用在传统的汽车尾气排放控制装置中是已知的。这两种类型的气体净化同时进行，以提供协同的净化效果，并获得优良的气体净化性能。
25.如前所述，本实用新型提供了一种气体净化器，该气体净化器能够在相对较低的电压下诱导辉光放电，并且通过该净化器，等离子体的作用和催化剂的作用协同地结合在一起。因此，可以提供一种能够处理各种气体的气体净化器。
26.虽然已经参照其某些优选版本对本实用新型进行了相当详细的描述，但通过转换上述结构，还可以采用其它版本。因此，本实用新型的范围不应受到上述说明书和所附权利要求书的限制。