榮獲：第二屆深港技術創(chuàng)新大賽&航盛杯汽車電子應用方案大賽 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。他現在還不是一個產品，他只代表一種新的技術正在誕生；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，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%。在汽車數量強勁增長的同時，中國的汽油年消耗量也達到5500 萬噸，汽油在汽車發(fā)動機中燃燒以后，大部份物質都被轉化成有毒氣體向空中排放，使空氣污染越來越嚴重。

　　汽車尾氣污染物主要包括：一氧化碳、碳氫化合物、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，汽車尾氣污染已經占空氣污染源的80%。由于汽車尾氣污染，很多城市，已經令人感到難以忍受的地步，人們已經看不到藍天，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用方案大賽的目的，就是想向所有關心汽車尾氣污染問題的人們展示自己的一種技術設想——一種能夠實現汽車尾氣凈化處理的技術方案，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。

　　但這些現有技術各有欠缺，三元催化劑凈化器以及多元催化劑式凈化器，雖然對碳氫化合物及一氧化碳和氮氧化物的吸收起到一定的作用，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的回收也是個麻煩事情。臭氧加水氣凈化器結構復雜，且笨重，還需經常更換水，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。

　　針對目前汽車尾氣凈化裝置的缺點，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方面的不足之處，并使汽車尾氣凈化處理能力進一步加強。

　　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）中的煙塵微粒進行電離、充電，然后再通過強電場對帶電煙塵微粒進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的原子結構，強電場可以使分子電離或極化帶電，從而破壞物質的分子結構，使汽車排放廢氣中的有害氣體物質的分子結構或混合物被肢離破解，使之轉化成非有毒物質。

　　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行吸引收集，還可以使廢氣中一氧化碳轉化成二氧化碳，然后再把二氧化碳分解為氧氣和碳素物質，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是電解液，而煙塵收集板之間的電介質是帶電的廢氣微粒，在強電場的作用下，帶電的廢氣微粒與電解液一樣，同樣會導電，只是兩者的電導率和電位梯度差別比較大。當電解液中有電流通過的時候，帶正電的電解質就會向負極板跑，而帶負電的電解質就會向正極板跑，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。

　　根據這個原理，在煙塵收集板中，帶電煙塵物質在強電場的作用下，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，不但結構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構或網格結構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電的煙塵收集板、以及高壓電源等三部份組成；條柵結構或網格結構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，一組用于條柵結構或網格結構的陽極極板，另一組用于煙塵收集板，兩組高壓電輸出的負極都連接在一起，并與煙塵收集板中的陰極極板連接；條柵結構或網格結構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構圖、電氣連接圖、高壓開關電源電原理圖。圖1、2、3 中，“1”是第一高壓陽極極板，它與圖3 直流開關高壓電源中的第一高壓陽極（HV1）連接，并與其它部件絕緣?！?00”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 直流開關高壓電源中的第二高壓陽極（HV2）連接。

　　當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動下，首先要從第一高壓陽極極板的網格中間經過，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的電場，當物體靠近它時就會產生電暈放電，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。一些不容易發(fā)射電子的物體，在強電場力的作用下，也會產生極化帶電，即物體中的電荷也要進行重新分布，使物體靠近第一高壓陽極極板的一端帶負電，另一端帶正電。