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Dokumentenidentifikation DE69808942T2 13.03.2003
EP-Veröffentlichungsnummer 1011847
Titel Reaktor für die Plasma-Behandlung von gasförmigen medien
Anmelder Accentus plc, Didcot, Oxfordshire, GB
Erfinder HALL, Ivor, Stephen, Oxford, Oxfordshire OX8 8AW, GB;
SHAWCROSS, Timothy, James, Oxfordshire OX7 3TN, GB;
INMAN, Michael, Oxfordshire OX14 5NU, GB
Vertreter Schwabe, Sandmair, Marx, 81677 München
DE-Aktenzeichen 69808942
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 21.08.1998
EP-Aktenzeichen 989403530
WO-Anmeldetag 21.08.1998
PCT-Aktenzeichen PCT/GB98/02523
WO-Veröffentlichungsnummer 0099013973
WO-Veröffentlichungsdatum 25.03.1999
EP-Offenlegungsdatum 28.06.2000
EP date of grant 23.10.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.03.2003
IPC-Hauptklasse B01D 53/94
IPC-Nebenklasse B01D 53/32   F01N 3/08   F01N 3/02   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft die Behandlung von gasförmigen Medien und betrifft genauer gesagt die Behandlung von Abgasen von Verbrennungsmotoren, um die Emission von Schadstoffen von diesen zu reduzieren.

Unser früheres Patent GB 2 274 412 offenbart Reaktoren zur Behandlung von Abgasemissionen von Verbrennungsmotoren, um die Emission von Verunreinigungen, wie beispielsweise NOx, Kohlenmonoxid und Partikeln, zu reduzieren. Der aktive Teil der Reaktoren ist ein Bett aus einem aus Teilchen bestehenden ferroelektrischen Material, das zwischen zwei gasdurchlässigen Elektroden enthalten ist, über die ein Potenzial von der Größenordnung von einigen zehn Kilovolt angelegt wird. Um Partikel durch Oxidation zu entfernen, insbesondere durch elektroentladungsunterstützte Oxidation, wird zusätzlich die Reduktion von NOx-Gasen zu Stickstoff offenbart, und zwar durch Verwendung von Pellets bzw. Kugel chen, die zur Katalyse der NOx-Reduktion geeignet sind.

In gewisser Weise ähnliche Systeme werden auch in den US-Patenten 3,983,021; 4,954.320; 5,147,516 und JP-A-06.106.025 offenbart.

Beispiele von Dieselabgaspartikelfiltern, die gasdurchlässige Betten enthalten, können in der europäischen Patentanmeldung EP 0 010 384; in den europäischen Patenten EP 0 244 061; EP 0 112 634; EP 0 132 166 sowie in den US-Patenten 4,505,107; 4,485,622; 4,427,418 und 4,276,066 gefunden werden.

Probleme, die bei diesen Systemen auftreten, die Plasmas verwenden, die in den Abgasen gebildet werden, wenn diese durch das Bett aus aus Teilchen bestehendem Material gelangen, sind Ungleichmäßigkeiten in der Erzeugung des Plasmas auf Grund einer ungleichmäßigen Verteilung des elektrischen Feldes durch das Bett aus dem aus Teilchen bestehenden Material und auf Grund einer Lichtbogenbildung oder einer elektrischen Spurbildung zwischen den Elektroden und anderen Teilen der Strukturen der Reaktoren.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Reaktor zur Behandlung der Abgasemissionen von Verbrennungsmotoren zu schaffen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Reaktor zur Plasmabehandlung von gasförmigen Medien bereitgestellt, umfassend eine Reaktionskammer, die ein gasdurchlässiges Bett aus einem nichtleitenden Material enthält, welches zwischen zumindest einem gasdurchlässigen Element, das geeignet ist, um als Elektrode zu dienen, und einem anderen gasdurchlässigen Element enthalten ist, und Mittel, um einen Strom eines gasförmigen Mediums, das behandelt werden soll, durch das Bett aus aktivem Material strömen zu lassen, wobei das Bett aus aktivem Material sich über die gasdurchlässige Elektrode oder die gasdurchlässigen Elektroden hinaus erstreckt, um so die genannte Elektrode oder die Elektroden von dem Mittel elektrisch zu isolieren, um die Abgase dazu bringen, durch das Bett aus aktivem Material zu strömen.

Bevorzugt hat das Bett aus aktivem Material eine Struktur, die selbsttragend ist. Geeignete Strukturen sind ein offenzelliger fester Schaum, eine Honigwabe oder eine faserförmige Masse. Falls das Bett aus aktivem Material nicht selbsttragend ist, dann ist derjenige Teil des Betts aus aktivem Material, der sich über die genannte Elektrode oder die Elektroden hinaus erstreckt, innerhalb von elektrisch isolierten wärme- bzw. hitzebeständigen Elementen enthalten. Falls beispielsweise der Reaktor eine Konfiguration mit Axialströmung aufweist, kann die Elektrode oder können die Elektroden elektrisch leitende Sieb- bzw. Gitterscheiben umfassen, mit einem Umfangsring aus einem elektrisch isolierenden Keramikmaterial. Falls der Reaktor eine Konfiguration mit Radialströmung aufweist, bei der die Elektrode oder die Elektroden in der Form eines elektrisch leitenden Sieb- bzw. Gitterzylinders oder mehrerer solcher Zylinder vorliegt, kann der Zylinder bzw. können die Zylinder in elektrisch isolierenden Keramikendstücken enden.

Vorzugsweise ist eine Reihe von gasdurchlässigen Elektroden innerhalb des Betts aus aktivem Material eingebettet und sind die Elektroden so verteilt, dass eine gewünschte elektrische Feldverteilung innerhalb des Betts aus aktivem Material erzeugt wird. Bei einer bevorzugten Anordnung sind die Elektroden in Gruppen von drei (oder mehr) angeordnet und mit drei (oder mehr) phasenalternierenden Stromversorgungen verbunden.

Ausführungsformen der Erfindung werden nun in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, worin

Fig. 1 symbolisch einen Querschnitt von einem Ende eines Reaktorbetts zeigt, das einen Teil eines Reaktors bildet, der die vorliegende Erfindung verkörpert,

Fig. 2 schematisch eine Anordnung von Elektroden zeigt, die geeignet zur Verwendung mit einer dreiphasigen Stromversorgung ist, und mit einer radialen Strömung von zu behandelndem Gas durch das Reaktorbett,

Fig. 3 schematisch eine zweite Anordnung von Elektroden zeigt, die geeignet zur Verwendung bei einer Dreiphasen-Stromversorgung ist, und mit einer radialen Strömung von zu behandelndem Gas durch das Reaktorbett,

Fig. 4 schematisch eine dritte Anordnung von Elektroden zeigt, die geeignet zur Verwendung bei einer Dreiphasen-Stromversorgung ist, und mit einer radialen Strömung von zu behandelndem Gas durch das Reaktorbett,

Fig. 5 schematisch eine vierte Anordnung von Elektroden zeigt, die geeignet zur Verwendung bei einer dreiphasigen Stromversorgung sind, und mit einer radialen Strömung von zu behandelndem Gas durch das Reaktorbett,

Fig. 6 schematisch eine fünfte Anordnung von Elektroden zeigt, die geeignet zur Verwendung bei einer dreiphasigen Stromversorgung ist, und mit einer radialen Strömung von zu behandelndem Gas durch das Reaktorbett,

Fig. 7 schematisch eine sechste Anordnung von Elektroden zeigt, die geeignet zur Verwendung bei einer dreiphasigen Stromversorgung ist, und mit einer radialen Strömung von zu behandelndem Gas durch das Reaktorbett,

Fig. 8 schematisch eine Anordnung von Elektroden zeigt, die geeignet zur Verwendung bei einer dreiphasigen Stromversorgung ist, und mit einer axialen Strömung von zu behandelndem Gas durch das Reaktorbett,

Fig. 9 schematisch eine zweite Anordnung von Elektroden zeigt, die geeignet zur Verwendung bei einer dreiphasigen Stromversorgung ist, und mit einer axialen Strömung von zu behandelndem Gas durch das Reaktorbett,

Fig. 10 schematisch eine dritte Anordnung von Elektroden zeigt, die geeignet zur Verwendung bei einer dreiphasigen Stromversorgung ist, und mit einer axialen Strömung von zu behandelndem Gas durch das Reaktorbett,

Fig. 11 schematisch eine vierte Anordnung von Elektroden zeigt, die geeignet zur Verwendung bei einer dreiphasigen Stromversorgung ist, und mit einer axialen Strömung von zu behandelndem Gas durch das Reaktorbett,

Fig. 12 schematisch eine dreiphasige Stromversorgung zeigt, die geeignet zur Verwendung mit irgendeiner der in den Fig. 2 bis 11 gezeigten Elektrodenanordnungen ist, und

Fig. 13 zeigt schematisch ein alternatives anderes Ende eines Reaktorbetts eines Reaktors, der die Erfindung verkörpert.

Bezugnehmend auf die Fig. 1 ist ein Abschnitt eines Reaktorbettaufbaus 11 zur Plasmabehandlung eines gasförmigen Mediums gezeigt, beispielsweise von den Abgasen eines Verbrennungsmotors. Der Reaktorbettaufbau 1 besteht aus einem zylindrischen Reaktorbett, das aus einem Körper 2 aus einem keramischen Material hergestellt ist, beispielsweise aus einem aktivierten Aluminiumoxid, das eine Honigwabenstruktur oder eine offenzellige Schaumstruktur aufweist. Der Körper aus keramischem Material ist zwischen zwei konzentrischen perforierten oder als Gitter bzw. Sieb ausgebildeten Edelstahlelektroden 3 und 4 angeordnet. Der Körper 2 aus keramischem Material steht über die Enden der Elektroden 3 und 4 vor und ist in einer kreisförmigen Vertiefung 5 angeordnet, die in einer Metallträgerplatte 6 ausgebildet ist, und zwar mittels eines elektrisch leitenden Kragens 7. Der Kragen 7 fasst auch über das Ende der äußeren Elektrode 4 und dient dazu, um die äußere Elektrode 4, die Trägerplatte 6 und ein Außengehäuse 8 miteinander zu verbinden (auf Erdungspotenzial). In einer alternativen Anordnung kann die äußere Elektrode 4 unmittelbar in der Trägerplatte 6 angeordnet sein, in welchem Fall der Kragen 7 nicht erforderlich ist. Die innere Elektrode 3 endet in einem Abstand zu der Trägerplatte 6, so dass eine Spurbildung oder Lichtbogenbildung zwischen dieser und der Endplatte wahrscheinlich nicht auftritt. Eine identische Anordnung liegt bei dem anderen Ende des Reaktorbettaufbaus vor. Die innere Elektrode 3 ist ausgelegt, um mit einer Spannungsquelle von der Größenordnung von einigen zehn Kilovolt (nicht gezeigt) verbunden zu werden, und die äußere Elektrode 4 ist ausgelegt, wie vorstehend ausge führt, um mit dem Erdungspotenzial verbunden zu werden. Die Metallträgerplatte 6 und die entsprechende Trägerplatte an dem anderen Ende des Reaktorbettaufbaus 1 befindet sich an der Position des Reaktorbettaufbaus 1 innerhalb des Reaktorgehäuses 8, von dem nur ein Teil gezeigt ist. Die Trägerplatte 6 hat eine zentrale Bohrung 9, die mit einer Verbindungsdüse (nicht gezeigt) in dem entsprechenden Ende des Reaktorgehäuses 8 verbunden ist. Die andere Trägerplatte, die nicht gezeigt ist, hat keine zentrale Bohrung und ist ausgelegt, um in dem Reaktorgehäuse 8 gasdicht bzw. gasfest zu sein. Nahe der nach innen gerichteten Oberfläche der zweiten Trägerplatte befindet sich eine in Radialrichtung zeigende Düse. Somit wird ein gasförmiges Medium, das in dem Reaktor behandelt werden soll, dazu gebracht, radial durch den Körper 2 aus keramischem Material zu strömen.

In einem größeren Maßstab können die Trägerplatten 6 Endflansche für einen Gasbehandlungsreaktor umfassen, wobei das Gehäuse des Hauptreaktors sich zwischen diesen erstreckt.

Bezugnehmend auf die Fig. 2, ist ein Querschnitt eines Reaktorbettaufbaus 1 mit einer radialen Gasströmung zur Verwendung mit einer dreiphasigen Eingangsstromversorgung gezeigt. In diesem Fall sind sowohl die inneren als auch die äußeren perforierten Elektroden 3 und 4 geerdet und gleichmäßig verteilt über den Körper 2 aus keramischem Material sind drei konzentrische, zylindrische, perforierte Elektroden 21, 22 und 23 angeordnet, die mit jeweiligen Dreiphasen-Spannungseingangsleitungen L, L&sub2; und L&sub3; verbunden sind.

Bezugnehmend auf die Fig. 3 ist ein Querschnitt eines zweiten Reaktorbettaufbaus 1 mit Radialströmung zur Verwendung mit einer dreiphasigen Eingangsstromversorgung gezeigt. In diesem Fall sind nicht nur die inneren und äußeren Elektroden 3 und 4 geerdet, sondern sind außerdem konzentrische, perforierte, zylindrische Elektroden 31 und 32 zwischen den Elektroden 21 und 22 bzw. 22 und 23 angeordnet.

Bezugnehmend auf die Fig. 4 ist ein Querschnitt eines dritten Reaktorbettaufbaus 1 mit Radialströmung zur Verwendung mit einer dreiphasigen Eingangsstromversorgung ge zeigt. In diesem Fall sind wiederum die inneren und äußeren Elektroden 3 und 4 jeweils geerdet. Die konzentrischen, dazwischen angeordneten Elektroden sind durch drei parallele, gleichmäßig beabstandete Stabelektroden 401, 402 und 403 ersetzt, von denen jede mit einer der Leitungen einer dreiphasigen Stromversorgung verbunden ist. Die Stabelektrode 401, 402 und 403 kann massiv oder hohl und wassergekühlt oder mit irgendeinem geeigneten Kühlfluid gekühlt sein.

Bezugnehmend auf die Fig. 5 ist eine Anordnung ähnlich zu derjenigen gemäß der Fig. 4 gezeigt, aber die drei Elektroden 401, 402 und 403 sind durch sechs Stabelektroden 501, 502, 503, 504, 505 und 506 ersetzt, die verbunden sind, wie dies dargestellt ist.

Bezugnehmend auf die Fig. 6 ist eine andere Form eines Reaktorbettaufbaus 1 mit Radialströmung zur Verwendung mit einer dreiphasigen Stromversorgung gezeigt. Die Anordnung ist im Allgemeinen ähnlich zu derjenigen, die in der Fig. 4 gezeigt ist, aber die drei Stabelektroden 401, 402 und 403 sind durch drei identische teilzylindrische Elektroden 601, 602 und 603 ersetzt, die verbunden sind, wie dies dargestellt ist. Die Elektroden 601, 602 und 603 können massiv oder hohl und wassergekühlt sein. Falls diese massiv sind, können diese aus einem perforierten Material hergestellt sein, um so eine Behinderung der Strömung des zu behandelnden gasförmigen Mediums durch den Reaktorkörper 1 zu minimieren.

Die Fig. 7 zeigt eine andere Anordnung von teilzylindrischen Elektroden 701, 702, 703, 704, 705 und 706. Die Elektroden 701, 702, 703, 704, 705 und 706 sind in zwei Gruppen von drei Elektroden angeordnet, wobei jede Gruppe einen gemeinsamen aber unterschiedlichen Krümmungsradius aufweist. Wie bei der Anordnung gemäß der Fig. 6, können die Elektroden 701, 702, 703, 704, 705 und 706 massiv, hohl, mit oder ohne Kühlung oder massiv und perforiert sein. Falls die Elektroden 701, 702, 703, 704, 705 und 706 massiv oder hohl sind, dann kann das gasförmige, zu behandelnde Medium in dem Reaktor nicht radial strömen, sondern folgt dieses einem Serpentinenpfad von der inneren Elektrode 3 zu der äußeren Elektrode 4. Dies kann vorteilhaft sein, weil die Verweildauer des gasförmigen Mediums in dem Körper 2 aus aktivem Material in dem Reaktorbettaufbau erhöht wird. Dieser Effekt kann dadurch verstärkt werden, dass si chergestellt wird, dass die Breite der Elektroden 701, 702, 703, 704, 705 und 706 so bemessen ist, dass ein gewisser Überlapp auftritt.

Die Elektroden der Fig. 5 und 7 sind in Paaren mit einer Dreiphasen-Stromversorgung verbunden gezeigt. Falls dies jedoch gewünscht ist, kann eine Sechsphasenstromversorgung vorgesehen werden, die mit jeder Elektrode verbunden ist, um eine separate Phase zu empfangen. Das Prinzip der Verbindung kann auf irgendeine gewählte Mehrphasen-Stromversorgung erweitert werden.

Die Fig. 8 zeigt einen Behandlungsreaktor mit axialer Gasströmung, der aus einem Metall, vorzugsweise aus Edelstahl, besteht, aus einer Kammer 801, die Einlass- bzw. Auslassdüsen 802 bzw. 803 aufweist. In regelmäßigen Abständen entlang der Kammer 801 sind vier Edelstahlsiebe bzw. -gitter 804, 805, 806 und 807 angeordnet, die elektrisch mit der Kammer 801 verbunden sind, die im Einsatz geerdet ist. In den Mitten der Räume 809, 810, 811 zwischen den Sieben bzw. Gittern 804, 805, 806 und 807 sind weitere Gitter 812, 813 bzw. 814 angeordnet, die ausgelegt sind, um mit einer dreiphasigen Hochspannungsversorgung (nicht gezeigt) über elektrische Durchführungen 815, 816 bzw. 817 verbunden zu werden. Die Gitter 812, 813 und 814 haben einen kleineren Durchmesser als die der Kammer 801, so dass dann, wenn die Räume 809, 810 und 811 zwischen den Gittern 804, 805, 806 und 807 mit Kügelchen aus einem keramischen, aktiven Material, wie beispielsweise aktiviertem Aluminiumoxid (oder Bariumtitanat oder einem anderen Ferroelektrikum oder einer Kombination aus einem ferroelektrischen und katalytischen Material), gefüllt sind, um ein Reaktorbett 808 auszubilden, die von den Gittern 812, 813 und 814 gebildeten Hochspannungselektroden innerhalb des Reaktorbetts 808 eingebettet sind.

Die Fig. 9 zeigt einen anderen Behandlungsreaktor mit axialer Gasströmung, der ähnlich zu dem unter Bezugnahme auf die Fig. 8 beschriebenen ist, mit der Ausnahme, dass es zwei Sätze von geerdeten Elektroden 901 gibt, die von sich quer erstreckenden Gittern gebildet werden, und Hochspannungselektroden 902, die innerhalb des Reaktorbetts 903 eingebettet sind, das zwischen der ersten und letzten geerdeten Elektrode 901 enthalten ist. Im Einsatz sind die elektrischen Verbindungen so, wie in der Figur gezeigt.

Die Fig. 10 zeigt einen dritten Behandlungsreaktor mit axialer Gasströmung zur Verwendung mit einer Dreiphasenstromversorgung, der drei gleichmäßig beabstandete Hochspannungselektroden 100, 101 und 102 aufweist, die in einem Körper 103 aus einem gasdurchlässigen, aktiven, keramischen Material eingebettet sind, das in einer geerdeten Edelstahlkammer 104 enthalten ist. Wie gezeigt ist, hat der Körper 103 aus aktivem Material eine selbsttragende Struktur, beispielsweise eine offenzellige Honigwabe oder einen Schaum, so dass keine Notwendigkeit dafür besteht, dass Gitter bei jedem Ende des Körpers 103 aus aktivem Material vorhanden sind. Falls jedoch das aktive Material in der Form von Körnchen oder Kügelchen vorliegt, ist es notwendig, solche Trägergitter zu haben, in welchem Fall diese elektrisch mit der Kammer 104 verbunden sind.

Die Fig. 11 zeigt einen anderen Behandlungsreaktor mit axialer Gasströmung zur Verwendung mit einer Dreiphasen-Stromversorgung, der ähnlich zu dem gemäß der Fig. 10 ist, mit der Ausnahme, dass es sieben Hochspannungselektroden 110 gibt, die in den Körper 111 aus aktivem Material eingebettet sind. Die Elektroden 110 sind ausgelegt, um so wie dargestellt verbunden zu werden.

Alternativ können die in den Fig. 8 bis 11 gezeigten Hochspannungsgitterelektroden in Ringen aus einem nichtleitenden, vorzugsweise keramischen Material eingesetzt sein.

Die Fig. 12 zeigt schematisch eine Dreiphasen-Stromversorgung, die geeignet zur Verwendung mit irgendeiner der vorgenannten Ausführungsformen der Erfindung ist. Ein Dreiphasen-Wechselstromgenerator 120 ist ausgelegt, um eine Ausgangsspannung mit einem Effektivwert von etwa 100 Volt zu erzeugen, die an einen Dreiphasen- Aufwärtstransformator 121 angelegt wird. Der Transformator 121 ist ausgelegt, um eine Ausgangs Spannung von der Größenordnung von einigen zehn Kilovolt zu erzeugen, wie dies gezeigt ist. Eine geeignete Frequenz für die Stromversorgung ist von der Größenordnung von Kilohertz.

Die Fig. 13 zeigt einen zweiten Weg, um für eine radiale Gasströmung durch das Reaktorbett 1 zu sorgen. Bezugnehmend auf die Fig. 13 weist die zweite Trägerplatte für die Elektroden 3 und 4, die mit dem Bezugszeichen 131 bezeichnet ist, keine zentrale Bohrung, sondern einen Ring aus axialen Bohrungen 132 auf, die um ihren Umfang herum angeordnet sind. Die Bohrungen 132 öffnen sich in den Raum zwischen der äußeren Elektrode 4 und der Reaktorkammerwand 8 und verbinden diesen Raum mit einem axialen Auslass 133. Diese Anordnung bewirkt, dass Gase, die in die Innenseite der inneren Elektrode 3 eintreten, radial durch das Reaktorbett 2 gelangen, wie dies zuvor der Fall war.

Die lineare Anordnung des Einlasses und des Auslasses der Reaktorkammer 8 macht diesen Entwurf besonders geeignet zur Verwendung bei Verbrennungsmotor- Abgas Systemen.

Die Elektrodenkonfigurationen gemäß den Fig. 2, 3, 8, 9, 10 und 11 eignen sich auch für eine Anordnung, bei der das Bett aus aktivem, keramischem Material Bereiche mit verschiedenen Eigenschaften aufweist. Solche Bereiche mit unterschiedlichen Eigenschaften haben eine Vielzahl von Formen und Zwecken. Sie können am einfachsten in einem Bett bereitgestellt werden, das Kugeln, Kügelchen, Körnchen oder dergleichen aus dem aktiven Material umfasst, die durch die Kombination aus der Einschlusskammer und den Elektroden in Position gehalten werden, aber ein Schaum oder eine Honigwabe kann mit Bereichen unterschiedlicher Eigenschaften konstruiert werden.

Die bereitgestellten Unterschiede können Unterschiede in der Materialzusammensetzung des aktiven Materials entsprechend seinem Zweck sein, beispielsweise, um jeweils einen Bereich mit einer hohen Durchlässigkeit oder hohen katalytischen Oxidationsaktivität in einem Bereich und mit einer reduzierenden katalytischen Aktivität in einem anderen Bereich bereitzustellen. Die Durchlässigkeit kann variieren, beispielsweise unter Verwendung von verschiedenen Teilchengrößen, von einem Bereich zu einem anderen. Dies ist ein nützliches Merkmal, wenn das gerade behandelte Gas Teilchen enthält, wie beispielsweise Ruß, so dass die Teilchen gleichförmig innerhalb des Betts herausgefiltert werden, anstatt dass diese in dem stromaufwärtigen Bereich gesammelt werden und dazu neigen, sich in dem Betteintrittsbereich anzuhäufen.

Eine weitere Möglichkeit, die durch Unterschiede in den Betteigenschaften von einem Bereich zu einem anderen Bereich bereitgestellt werden, ist eine Abstufung der Durchlässigkeit, die nützlich sein kann, um die elektrische Feldstärke in den jeweiligen Bereichen zu kontrollieren bzw. zu steuern. Beispielsweise ist es möglich, die Gleichmäßigkeit der elektrischen Feldstärke über den radialen Umfang eines zylindrischen Reaktors durch eine radiale Abstufung in der Dielektrizitätskonstanten zu verbessern.

Diese verschiedenen Konfigurationen haben eine besondere Nützlichkeit zur Behandlung von Gasen, beispielsweise von Abgasen von Verbrennungsmotoren, die kohlenstoffhaltige Teilchen (wie beispielsweise Ruß), Kohlenmonoxid, unverbrannte Kohlenwasserstoffe und Stickoxide enthalten. Eine Verringerung oder Beseitigung von giftigen Bestandteilen erfordert somit eine Vielzahl von Maßnahmen, von einem Einbau und der Oxidation von Ruß, einer Oxidation von Kohlenmonoxid und unverbrannten Kohlenwasserstoffen, bis zur Reduzierung von Stickoxiden. Gasströme durch ein abgestuftes Bett können somit für die erforderlichen Maßnahmen sorgen, so dass diese sequenziell auf die Gase einwirken.


Anspruch[de]

1. Reaktor zur Plasmabehandlung von gasförmigen Medien, umfassend eine Reaktionskammer, die ein gasdurchlässiges Bett (1) aus einem nichtleitenden aktiven Material (2) enthält, welches zwischen zumindest einem gasdurchlässigen Element (3), das geeignet ist, um als Hochspannungselektrode zu dienen, und einem anderen Element enthalten ist, das geeignet ist, um auf einem Erdungspotential gehalten zu werden, Mittel (6, 8, 9, 131, 133), um einen Strom eines zu behandelnden gasförmigen Mediums dazu zu bringen, durch das Bett (1) aus aktivem Material (2) zu strömen, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Bett (1) aus aktivem Material (2) über die Hochspannungselektrode oder -elektroden (3) hinaus erstreckt, um so die Elektrode oder die Elektroden (3) von dem Mittel (6, 8, 9, 131, 133) elektrisch zu isolieren, um die Abgase dazu zu bringen, durch das Bett (1) aus aktivem Material (2) zu strömen.

2. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor für eine radiale Strömung konfiguriert ist und dass die Hochspannungselektrode einen elektrisch leitenden Sieb- bzw. Gitterzylinder umfasst bzw. die Hochspannungselektroden (3) jeweils einen elektrisch leitenden Sieb- bzw. Gitterzylinder umfassen.

3. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor für eine axiale Strömung konfiguriert ist und dass die Hochspannungselektrode eine elektrisch leitende Sieb- bzw. Gitterscheibe (812, 813, 814) umfasst oder die Hochspannungselektroden jeweils eine elektrisch leitende Sieb- bzw. Gitterscheibe (812, 813, 814) umfassen, deren Abmessungen kleiner ist als die des Betts (1) aus aktivem Material (2).

4. Reaktor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede der elektrisch leitenden Sieb- bzw. Gitterscheiben (812, 813, 814) in der Mitte einer dünnen Schicht aus nichtleitendem Material angeordnet ist.

5. Reaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Elektroden (21, 22, 23) in das Bett (1) aus aktivem Material (2) eingebettet ist und dass die Elektroden (21, 22, 23) so verteilt sind, um eine vorbestimmte elektrische Feldverteilung innerhalb des Betts (1) aus aktivem Material (2) bereitzustellen.

6. Reaktor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (21, 22, 23) in Gruppen zu je drei oder mehr Elektroden angeordnet sind und mit einer entsprechenden dreiphasigen oder mehrphasigen Wechselstrom-Spannungsquelle verbunden sind.

7. Reaktor nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (21, 22, 23) gasdurchlässig sind.

8. Reaktor nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (401, 402, 403) so aufgebaut sind, um für einen Durchlass eines Kühlfluids durch diese hindurch zu sorgen.

9. Reaktor nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Hochspannungselektroden (601, 602, 603) in der Form teilzylindrisch sind und gleichmäßig innerhalb des Betts (1) aus aktivem Material (2) konzentrisch zu inneren und äußeren geerdeten, zylindrischen Elektroden (3, 4) verteilt sind.

10. Reaktor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die geerdeten Elektroden (3, 4) gasdurchlässig sind und dass das zu behandelnde gasförmige Medium dazu gebracht wird, radial durch das Bett (1) aus aktivem Material zu strömen.

11. Verwendung eines Reaktors nach einem der vorhergehenden Ansprüche in dem Auspuffsystem eines Verbrennungsmotors.







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