SO 2, NO x felbontási hatásfokának vizsgálata korona kisülésben Horváth Miklós – Kiss Endre

A nitrogén-oxidok fő forrásai és káros hatásai Fotokémiai szmog Savas esők – növényzet pusztulása Épületek, műemlékek pusztulása Egészségkárosító hatás az emberre (tüdőgyulladás, hörgőgyulladás, akut tüdőödéma)

A kéndioxid fő forrásai és káros hatásai Savas esők – növényzet pusztulása Épületek műemlékek pusztulása Egészségkárosító hatás az emberre

Kísérleti elrendezés 1. Gázkeverék, 2. Áramlás mérő, 3. Reakció cella, 4. Impulzus generátor, 5. Nagyfeszültségű transzformátor, 6. Gáz analizátor, 7. Oszcilloszkóp, 8. Feszültségmérő próba, 9. Árammérő próba Pulse generator 3 ki

Az egyenfeszültségű impulzusokhoz használt kapcsolás D Fszk R R t Tr C p C l R k R

Az impulzusok energiájának meghatározása U=U(t) méréssel I=I(t) méréssel P=P(t)=U(t)I(t) méréssel Az energia a teljesítménygörbe integrálásával nyerhető:

Feszültség, áram, és teljesítmény impulzusok

Korona kisülés és gázbontás Townsend: 1. A korona kisülésben létrejövő szabad elektronok az elektromos mezőben gyorsulva viszonylag nagy energiát érnek el. Mindaddig, amíg a kinetikai energiájuk kisebb, mint az ionizációs, gerjesztési, vagy disszociációs energia, az atomokkal történő rugalmas ütközések folyamán visszanyerik mozgási energiájukat, és a tér irányában gyorsulnak tovább. Amint az energiájuk eléri az ionizációhoz, gerjesztéshez, vagy kémiai reakcióhoz szükséges szintet, a megfelelő atommal történő rugalmatlan ütközés folyamán átadják energiájukat, ezzel a fenti reakciók valamelyikét idézik elő. 2. Az ionok és az elektronokhoz képest csak elhanyagolhatóan kis sebességre gyorsulnak fel egyrészt nagy tömegük miatt, másrészt az egymás között gyakran lezajló rugalmatlan ütközések folyamán elvesztik hozzávetőlegesen mozgási energiájuk felét. − Nagyfeszültségű Impulzus generátor

Az elektronok tehát a gázmolekulákhoz képest nagy sebességet érnek el, azaz az elektronhőmérséklet magas, a gázhőmérséklet alacsony: „nem egyensúlyi plazma” alakul ki. A gázok felbontása kétféleképpen valósulhat meg: 1. A reakciók egy részében molekulák, atomok, ionok lépnek kölcsönhatásba egymással: ebben az esetben a reakciók sebessége a résztvevők koncentrációjától és a gáz hőmérsékletétől függ. 2. A reakciók másik részében a gyors elektronok atomokkal, molekulákkal történő ütközése eredményez kémiai átalakulást, amit az elektronok energia eloszlása határoz meg. Az energia eloszlást a korona áramimpulzus intenzitása valamint az elektromos mező térbeli és időbeli változása determinálja.

NO felbontási arány a koronaáram függvényében (kezdeti koncentráció 370 ppm)

Pozitív korona impulzusok felbontási hatásfoka az impulzus felfutási idő függvényében (1J energiával felbontott molekulák száma/ ) ( ◊:720 ppm NO x +N 2, □:695 ppm NO+N 2 )

A felbontási arány az áramlási intenzitás függvényében ( □:720 ppm NO+N 2,○:730 ppm NO x +N 2 )

SO 2 felbontási aránya a korona áram csúcsértékének függvényében (320 ppm SO 2 +N 2 )

Egységnyi energiával felbontott SO 2 molekulák száma ( □:+20 kV,○: -20 kV)

SO 2 felbontási aránya az impulzus csúcsfeszültség függvényében (negatív impulzusok, ○:150 ppm, □:233 ppm, ◊:420 ppm, ×:815 ppm)

SO 2 felbontása és a keletkezett ózon (U cs =20 kV, negatív impulzusok, C=330 ppm SO 2 +levegő)

A váltakozó feszültségű impulzusokhoz használt kapcsolás

SO 2 felbontási aránya különböző impulzusok esetén C=350 ppm, □: pozitív impulzusok, ■: AC impulzusok, ס: negatív impulzusok

Egységnyi energiával felbontott SO 2 különböző impulzusok esetén C=350 ppm, □: pozitív impulzusok, ■: AC impulzusok, ס: negatív impulzusok

NO x felbontási aránya különböző típusú impulzusok esetén C=300 ppm, □: pozitív impulzusok, ■: AC impulzusok, ס: negatív impulzusok

Egységnyi energiával felbontott NO x különböző impulzusok esetén C=300 ppm, □: pozitív impulzusok, ■: AC impulzusok, ס: negatív impulzusok

Konklúzió Mindkét vizsgált gáz jól felbontható korona impulzusok segítségével A felbontási arány és hatásfok függ: 1. az impulzusok homlokmeredekségétől: - rövid felfutási idő esetén több gáz bomlik fel egységnyi energia hatására. 2. az impulzusok polaritásától: - Azonos feltételek mellett legjobb hatásfokot a pozitív impulzusokkal sikerült elérni, AC impulzusok esetén 10-30%-kal, negatív impulzusok esetén 50-80%-kal alacsonyabb a hatásfok. 3. az impulzusok magasságától: - a feszültség és áramimpulzusok nagyságával nő a felbontási arány (az áram impulzusokkal csaknem lineárisan) 4. egyéb paraméterektől: áramlási intenzitás, kezdeti koncentráció Alkalmasan választott paraméterek esetén a felbontási arány eléri a 95-99%- ot

Köszönöm megtisztelő figyelmüket