DE102005024472A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Behandlung von Aerosolen, Schad- und Geruchsstoffen im Ionenwind - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Behandlung von Aerosolen, Schad- und Geruchsstoffen im Ionenwind Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Behandlung von Aerosolen, Schad- und Geruchsstoffen im Ionenwind auf dem Gebiet der Plasmareinigung von Abgasen und Abluft. DOLLAR A Aufgabe der Erfindung ist es, eine Aufladung von Aerosolen in einem Gasstrom und eine anschließende Abscheidung vorzusehen. Die abgeschiedenen Aerosole sollen wahlweise zersetzt oder mechanisch entfernt werden. DOLLAR A Es sollen ferner Reaktionen zwischen reaktiven Spezies und Schadstoffen im Gasvolumen ermöglicht werden. DOLLAR A Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung werden aus dem Plasma der DBE Ionen in einem elektrischen Feld verfahrensgemäß extrahiert und beschleunigt, so dass ein Ionenwind entsteht und den Raum für das einströmende Abgas bzw. die Abluft erfasst. In einer einfachen Ausgestaltung wird das elektrische Feld zur Ionenextraktion durch negative Pulsspannungen des das Plasma erzeugenden Teiles einer dielektrisch behinderten Entladung gebildet. Die dieser DBE-Anordnung gegenüberliegende Seite der Vorrichtung befindet sich auf Erdpotential. Negative Ionen werden zum Erdpotential hin beschleunigt, so dass im Gas enthaltene Aerosole aufgeladen und abgeschieden werden können.

Description

  • Die Erfindung betrifft das Gebiet der Plasmareinigung von Abgasen und Abluft.
  • Abgase oder Abluft bilden häufig erhebliche Belastungen für die Gesundheit und Umwelt. In vielen Fällen sind die Abgase oder die Abluft zusätzlich mit Aerosolen beladen. Diese können wiederum Träger von belästigenden Gerüchen oder VOC's (volatile organic compounds) sein. Unter VOC werden schädliche Kohlenwasserstoffverbindungen verstanden. Gerüche werden schon ab geringsten Konzentrationen als störend empfunden.
  • Aerosole ist der Sammelbegriff für feste und flüssige Partikel. Insbesondere kleinere Aerosole im Bereich weniger nm sind besonders gesundheitsschädlich. Diese oft als Nanopartikel bezeichneten Verunreinigungen können ungehindert in die menschliche Lunge eindringen oder auch direkt über die Haut aufgenommen werden. Bekanntestes Beispiel solcher Nanopartikel ist der Ruß in Dieselabgasen. In Raumluft sind oft schädliche Stoffe wie Partikel von Zigarettenrauch, Toner von Photokopierern oder Papierstaub von Kopierpapier aber auch Viren, Sporen, Bakterien oder Pollen enthalten.
  • Verschärfte Grenzwerte für die Schadstoffemissionen sowie der Konzentration giftiger Schadstoffe in Wohn- und Arbeitsräumen zwingen zusätzlich zu neuen technischen Lösungen auf höchstem technischen Niveau.
  • Zur Reduzierung der beschriebenen Belastungen werden verschiedene Wege beschritten. Übliche Mittel wie mechanische Abscheider, mechanische Filter, Wäscher, oder die Verbrennung sind nur begrenzt einsetzbar, zu aufwendig oder haben einen zu hohen Energieaufwand.
  • Speziell für die Aerosolabscheidung, insbesondere Beseitigung makroskopischer Staubteilchen aus industriellen Abgasen, sind elektrostatische Filter oder auch Elektrofilter zur Reinigung bekannt. Dieses auch als elektrische Gasreinigung bezeichnete Verfahren enthält als einen üblichen Verfahrensschritt die elektrische Aufladung der Staubteilchen mit einer Koronaentladung. Eine typische Geometrie besteht aus einem dünnen Draht, der von einem weit entfernten Zylinder umgeben ist. Je nach Polarität der Drahtelektrode unterscheidet man die negative oder positive Korona. Bei der negativen Korona führt Elektronenanlagerung insbesondere zur Erzeugung negativer Ionen, die sich gegebenenfalls an Aerosole anlagern. Häufig wird dieser Prozess auch als Ionenwind bezeichnet.
  • Elektrofilter besitzen sogenannte Abscheideelektroden und Sprühelektroden mit entsprechenden Hochspannungsfeldern dazwischen. Die auf der Abscheideelektrode gesammelten Staubteilchen werden mechanisch entfernt. Übliche Ausführungen sind Röhrenelektrofilter oder Plattenfilter.
  • Elektrofilter ionisieren durch die Sprühelektroden, die an einer negativen Gleichspannung von mehreren 10 kV liegen (negative Korona). Bei der positiven Korona sind die erforderlichen Spannungen noch höher, da die Katode sich in der Gasentladung entwickeln muss.
  • Die für Elektrofilter erforderlichen hohen Spannungen sind nachteilig.
  • Durch bestimmte Erweiterungen oder geeignete Anordnungen konnten andere Nachteile teilweise behoben werden, ohne das grundsätzliche Problem gelöst zu haben.
  • In DE 34 20 973 A1 wird eine Kombination mit Filtermatten vorgeschlagen, auf denen der abgeschiedene Staub gesammelt werden kann.
  • In DE 102 45 902 A1 ist vorgesehen, dass die Abscheideelektrode einen Raum umfasst, in den die Partikel eintreten können und in dem kein Potentialunterschied herrscht.
  • In DE 30 04 474 C2 wird der unterhalb der Durchbruchspannung liegenden Koronagrundspannung eine Pulsspannung mit Pulsbreiten im ns- bis ms-Bereich überlagert.
  • Nach DE 43 39 611 A1 soll eine Staubaufladung im ganzen Volumen, ein homogenes Abscheidefeld, und Verhinderung von elektrischen Durchschlägen dadurch erreicht werden, dass eine Segmentierung in Strömungsrichtung, bei der sich dielektrisch behinderte Entladungsstrecken zur Aufladung der Staubpartikel mit "normalen" Abscheidestrecken mit hohen homogenen elektrischen Feldern zwischen metallischen Elektroden abwechseln.
  • Die dielektrisch behinderte Entladung wird zwischen einer Dielektrikumselektrode und der Abscheideelektrode betrieben, also über den ganzen Querschnitt des Gasraumes. Damit sind in dieser Anordnung, ähnlich wie bei einer Koronaentladung, bei einem größeren Abgaskanal zur Erzielung eines kleinen Strömungswiderstandes sehr hohe Spannungen (in diesem Fall Wechselspannungen) erforderlich. Für den Koronateil bleiben die üblichen Probleme bestehen.
  • Ganz allgemein ist auch bekannt, dass mit Plasmen verschiedenste chemische Reaktionen initiiert werden können, die vor allem über sehr reaktive Spezies, sogenannte Radikale, ablaufen. Dies hat man für verschiedene Anwendungen zur Behandlung von Abgasen oder auch für plasmachemische Reaktoren untersucht und genutzt. Es sind dabei Lösungen vorgeschlagen, die eine dielektrisch behinderte Entladung zur Generierung geeigneter Plasmen ausnutzen. Dielektrisch behinderte Entladungen (nachfolgend auch DBE) sind seit längerem bekannt. Diese Entladungsform zeichnet sich dadurch aus, dass sie bei Normal- und Überdruck betrieben werden kann.
  • DBE sind dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der leitfähigen Elektroden mit einem Dielektrikum versehen ist, welche dann eine isolierte Elektrode bildet, oder dass ein Dielektrikum zwischen den leitfähigen Elektroden angeordnet ist. Die Form solcher Anordnungen kann vielgestaltig sein. Abhängig von dieser Form und den übrigen Parametern werden dann oft spezifische Eigenschaften der DBE erreicht. Manchmal werden spezielle Bezeichnungen nach solchen Formen oder auch nach dem Zwecke der Anwendung (z. B. Ozonisator) benutzt.
  • Generell kann die DBE mit sinus- oder rechteckförmigen Wechselspannungen im Bereich von einigen Hz bis zu mehreren 100 kHz betrieben werden. Von der Entladungsform her sind verschiedene Ausbildungen der DBE bekannt. Häufig werden bei großflächigen Elektroden zumeist statistisch verteilt zahlreiche kleine bis zu wenigen zehntel mm dicke Entladungsfäden, auch Filamente genannt, ausgebildet. Die Filamente bilden im Übergangsbereich zu den isolierten Elektroden Aufweitungen aus, die häufig in Oberflächengleitentladungen mit zahlreichen weiteren dünnen Entladungskanälen übergehen.
  • Solche Gleitentladungsphänomene können in speziellen Anordnungen, sogenannten koplanaren oder Oberflächenentladungsanordnungen dominant sein. Bekannt ist auch, dass insbesondere in Gasfüllungen mit Edelgasen bzw. ihren Gemischen homogene, nicht filamentierte Entladungsstrukturen ausgebildet werden können. Zumeist neigt die Entladung zur Filamentierung. Daneben sind verschiedene Kombinationen und Übergangsformen von Entladungsausbildungen möglich.
  • Bei nach dem Stand der Technik aufgebauten Reaktoren können insbesondere Aerosole schlecht zurückgehalten und im Plasma zersetzt werden.
  • Für eine effektive Behandlung von Rußpartikel ist nach DE 197 17 890 C1 vorgesehen, Ruß auf einem porösen Filterelement zu sammeln und dem Plasma einer DBE auszusetzen. Ein ähnliches Prinzip ist in DE 100 57 862 C1 angegeben. Bei diesem Prinzip bleibt das Problem der Ascheablagerung und Verstopfung bestehen.
  • Aus der WO 2005/028081 bzw. DE 103 44 489 A1 ist bekannt, dass eine zusammenhängende, in alle Raumrichtungen strukturierte Elektrode benutzt wird, auf deren Erhebungen ein Isolierstoff liegt. Dieser Isolierstoff bildet für die strukturierte Elektrode eine begrenzende Fläche. Auf der anderen Seite des Isolierstoffes ist eine weitere Elektrode angebracht. Die strukturierten Elektrode besteht aus einem Drahtgeflecht, zusammenhängenden oder aneinander liegenden Körpern bzw. Gebilden aus einem elektrisch leitfähigen Material. Die strukturierte Elektrode fungiert dabei gleichzeitig als Abstandshalter für weitere Ebenen und als Filterelement. Die Entladung, die eine spezielle Form einer DBE darstellt, bildet sich in den Zwischenräumen der Elektrodenstruktur und auf der Oberfläche des Isolierstoffes aus.
  • Für einige Anwendungen bewirkt die Struktur einen zu hohen Gegendruck. Außerdem sind die Reaktionen im Plasma oft sehr komplex, da alle im Plasma erzeugten Spezies an den Reaktionen beteiligt sein können.
  • Bekannt ist ferner eine Anordnung nach DE 198 26 831 A1 , wo der Plasmareaktor aus einer rohrförmigen Elektrode besteht, die auf ihrer Innenfläche mit einer dielektrischen Barriere beschichtet ist. Als Gegenelektrode ist im Kontakt mit der Barriere eine dem Gasraum zugewandte leitende Elektrode, beispielsweise aus einem Drahtgitter, angebracht. Bei entsprechenden Spannungen kommt es dann im Spaltbereich der Drahtgitterelektrode und der dielektrischen Barriere zur Ausbildung von Gasentladungen. Eine Vermischung des einströmenden Gases und des Plasmabereiches erfolgt durch Wirbeleffekte im unmittelbaren Bereich der Drahtgitterelektrode.
  • In der DE 196 16 206 A1 wird eine Gasentladung vornehmlich an der Oberfläche eines Dielektrikums erzeugt, wobei die dem Gas zugewandte Elektrode unmittelbaren Kontakt mit dem Dielektrikum besitzt und aus dünnem Stabmaterial mit abgerundetem Querschnitt besteht. Katalytisch wirkende Materialien befinden sich in einigen mm Abstand zu dieser dem Gas zugewandten Elektrode und befinden sich auf gleichem Potential.
  • Bei diesen Anordnungen ist für viele Anwendungen nachteilig, dass der Austausch zwischen Plasma und übrigem Gas eingeschränkt ist, und damit auch für plasmainduzierte Reaktionen im Gas. Es können ferner keine Aerosole oder Rußpartikel abgeschieden werden, da keine Filterung oder Abscheidung vorhanden ist. In der Folge werden damit im Plasma solcher Anordnungen Aerosole/Rußpartikel auch nicht erfolgreich zersetzt.
  • [Aufgabe der Erfindung]
  • Aufgabe der Erfindung ist es, Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen. Für die Reinigung von Abgasen ist eine Aufladung von Aerosolen in einem Gasstrom und eine anschließende Abscheidung vorgesehen. Die abgeschiedenen Aerosole sollen wahlweise zersetzt oder mechanisch entfernt werden. Es sollen ferner Reaktionen zwischen reaktiven Spezies und Schadstoffen im Gasvolumen ermöglicht werden.
  • Gegenüber dem Stand der Technik ist ein niedriger Spannungsbedarf vorgesehen sowie eine flächige oder großflächige Quelle für Ionen. Das System soll strömungstechnisch offene Strukturen für einen niedrigen Gegendruck aufweisen. Weiterhin ist ein einfacher und preiswerter Aufbau erwünscht.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Hauptansprüche 1 und 6 gelöst. Die Unteransprüche geben weitere vorteilhafte Ausgestaltungen an.
  • Dabei ist ein Verfahren mit zugehöriger Vorrichtung vorgesehen, bei dem ein Plasma mit einer dielektrisch behinderten Entladungsanordnung in einem großflächigen Bereich erzeugt wird, wobei zur Seite des Gasraumes für das einströmende Gas hin eine offene Struktur der DBE vorhanden ist.
  • Aus dem Plasma der DBE werden Ionen in einem elektrischen Feld verfahrensgemäß extrahiert und beschleunigt, so dass ein Ionenwind entsteht und den Raum für das einströmende Abgas bzw. die Abluft erfasst. In einer einfachen Ausgestaltung wird das elektrische Feld zur Ionenextraktion durch negative Pulsspannungen des das Plasma erzeugenden Teiles einer dielektrisch behinderten Entladung gebildet. Die dieser DBE-Anordnung gegenüberliegende Seite der Vorrichtung befindet sich auf Erdpotential. Negative Ionen werden zum Erdpotential hin beschleunigt, so dass im Gas enthaltene Aerosole aufgeladen und abgeschieden werden können.
  • In einer anderen Ausgestaltung ist neben der Abscheidung von Aerosolen auch deren Zersetzung im Plasma vorgesehen. Dazu werden sich gegenüberstehende dielektrisch behinderten Entladungsanordnungen ausgebildet. Die sich zum Gasraum für das einströmende Gas gegenüberliegenden Seiten der DBE-Anordnungen werden dabei mit positiven bzw. negativen Pulsspannungen beaufschlagt. Auf diese Weise driften Ladungsträger sowie aufgeladene Aerosole je nach Vorzeichen ihrer Ladung zu der jeweils entgegengesetztes Potential führenden Elektrode der DBE hin. Dort werden die Aerosole abgeschieden und im Plasma der jeweiligen DBE zersetzt.
  • Das Grundprinzip der Erfindung kann auch mit unipolaren Pulsen als Unterhaltsspannung erreicht werden.
  • Nachfolgend werden erfindungsgemäße Vorrichtungen mit weiteren Merkmalen anhand von Figurenbeschreibungen näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
  • 1 schematisch das Prinzip einer Vorrichtung mit einer DBE-Konfiguration zur Erzeugung eines Ionenwindes;
  • 2 das Grundprinzip für eine Aufskalierung durch Parallelschaltung und die Aerosolzersetzung im Plasma;
  • 3 eine Ausgestaltung mit unipolaren Pulsspannungen;
  • 4 das Prinzip einer weiteren Anordnung mit unipolaren Pulsspannungen.
  • Die 1 verdeutlicht schematisch das Prinzip einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der zu behandelndes Abgas in einen Raum mit begrenzenden Wandungen, die ein Gehäuse 1 bilden, eintritt. Das Gehäuse 1 besteht aus einem elektrisch leitfähigen Material, beispielsweise Eisenblech, und wird auf Erdpotential gelegt. Das stellt für die Sicherheit eine besonders günstige Variante dar. Die für die Funktion wichtige Anordnung einer DBE ist aus einer Isolierstoffplatte 2 und darauf befindlichen Elektroden 3a und 3b, die beispielsweise maschenförmig sind, gebildet. Diese DBE-Anordnung ist mittig zwischen den Wandungen des Gehäuses 1 angeordnet.
  • Durch Anlegen von Wechselspannungen in Form von Pulsspannungen 4a/4b an die Elektroden 3a und 3b werden dielektrisch behinderte Entladungen zwischen den Elektroden 3a/3b und der Isolierstoffplatte 2 und auf der Isolierstoffplatte 2 erzeugt. Damit wird großflächig ein Plasma 5 ausgebildet, welches einige 1/10 mm dick ist. In diesem Plasma werden die für eine weitere Abgasbehandlung notwendigen Spezies erzeugt. Besonders wichtig sind hier die im Plasma und den Randbereichen des Plasmas gebildeten Ionen. An den Elektroden liegen jeweils negative Pulsspannungen, deren Halbwellen jeweils um eine halbe Wechselspannungsperiode gegeneinander versetzt sind. Im Ausführungsbeispiel wurden in einfacher Weise hochtransformierte Netzspannungen benutzt, bei denen die positiven Halbwellen durch Dioden gesperrt wurden. Natürlich sind auch andere Energieversorgungen mit Frequenzen bis in den Bereich von vielen 100 kHz einsetzbar. Die Form der Pulsspannungen kann die Halbperiode eines Sinussignals sein oder auch die Form von Rechteckpulsen mit Breiten von ms bis zu wenigen ns haben.
  • Im vorliegenden Fall ist das Gehäuse 1 geerdet. Damit sind die Plasmaelektroden 3a und 3b stets auf negativerem Potential als das Gehäuse 1. Im dadurch zwischen den Plasmaelektroden 3a/3b und dem Gehäuse 1 ausgebildeten elektrischen Feld werden negative Ionen aus dem Plasma 5 extrahiert und zum Gehäuse 1 hin beschleunigt. In diesem Fall erfüllt das Gehäuse 1 die Funktion einer Extraktionselektrode. Auf diese Weise kommt es zu einem Ionenwind von negativen Ionen zwischen den jeweiligen Plasmaelektroden 3a und 3b sowie dem Gehäuse 1. Negative Ionen sind sehr effektiv in der Abgasbehandlung. Im Fall von mit Aerosolen beladenen Gasströmen kommt es zur Aufladung dieser durch die negativen Ionen. Damit werden auch aufgeladene Aerosole zum Gehäuse 1 hin beschleunigt und dann dort abgeschieden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung kann auch ein vor dem Gehäuse 1 angebrachtes zusätzliches Gitter oder ein Maschendraht die Extraktion übernehmen.
  • Die Aerosole können mit üblichen Verfahren mechanisch entfernt oder in einer anderen erfindungsgemäßen Anordnung zersetzt werden.
  • Der Spannungsbedarf ist gegenüber dem Stand der Technik mit Koronaentladungsanordnungen sehr niedrig, da lediglich die Zündspannung zur Aufrechterhaltung der DBE erreicht werden muss. Bei Bedarf können zur Steuerung der Prozessabläufe auch höhere Spannungen für den Unterhalt der Entladung (Unterhaltsspannung) benutzt werden.
  • Damit besteht eine einfache und preiswerte Vorrichtung zur Zersetzung von Schadstoffen.
  • Als Materialien zur Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung eignen sich die für herkömmliche DBE-Konfigurationen bekannten. Die leitfähigen Elektroden bestehen vorzugsweise aus metallischen Materialien. Für den Isolierstoff der Isolierstoffplatte 2 können Materialien wie Keramik, Glas, Glimmer oder Ferroelektrika eingesetzt werden. Auch Kunststoffe oder Kunststoffe im Verbund mit Glasfasern sind möglich, sofern sie als Dielektrikum geeignet sind.
  • Die geometrischen Abmessungen der Reaktorkonfiguration sind an die zu behandelnde Volumenmenge und Schadstoffbeladung des Abgases angepasst. Bei hohem Gasdurchsatz können mehrere erfindungsgemäße Vorrichtungen parallel betrieben werden. Auch eine Anordnung nach 2 ist möglich.
  • In 2 ist das Grundprinzip für eine Aufskalierung durch Parallelschaltung von mehren Entladungskonfigurationen mit separaten Plasmaelektroden (3a, 3b) zur Erzeugung von DBE und die Aerosolzersetzung im Plasma dargestellt.
  • Die DBE wird wieder gebildet aus einer Isolierstoffplatte 2 und darauf befindlichen maschenförmigen Elektroden 3a und 3b. Die Abbildung zeigt drei solcher DBE-Anordnungen, die im Abstand von wenigen mm bis zu vielen cm angeordnet sein können. Das Entladungssystem zur Erzeugung des Plasmas ist von diesem Abstand komplett unabhängig.
  • Die weitgehend freie Wahl des Abstandes ist ein erfindungsgemäßer Vorteil gegenüber dem Stand der Technik.
  • Neben der Skalierung zur Behandlung größerer Volumenströme ermöglicht die Ausgestaltung der Erfindung auch zusätzlich eine Zersetzung von Aerosolen im Plasma von Elektroden 3a oder 3b, indem Aerosole dort aufgefangen werden.
  • Im vorliegenden Fall sind an die parallel angeordneten DBE-Konfigurationen im Wechsel negative Pulsspannungen 4a, 4b und positive Pulsspannungen 6a, 6b angelegt. Das bereits in 1 beschriebene Gehäuse 1 ist auch hier wieder vorhanden und bildet die geerdete Wandung. Die Funktionsweise entspricht in diesem Bereich der nach 1.
  • Zwischen den parallel angeordneten DBE-Konfigurationen ergibt sich zwischen der Pulsspannungen 4b und 6a, dass die Elektrode mit den Pulsspannungen 6a stets positiver als die mit den Pulsspannungen 4b ist. Damit erfolgt eine Beschleunigung von negativen Ionen und geladenen Aerosolen hin zur Plasmaelektrode 3a. Ähnlich liegen die Verhältnisse zwischen den Elektroden mit den Pulsspannungen 6b und 4a. Für Ionen umgekehrten Vorzeichens, also positive Ionen, ergibt sich eine Drift in entgegengesetzte Richtung und eine Abscheidung geladener Aerosole an den Elektroden 3b.
  • Die Aerosole dringen in den Plasmabereich 5 der Plasmaelektrode 3a/3b ein und werden dort zersetzt. Unter Aerosole sollen auch verstanden werden: Nebel, Ölnebel, Tabakrauch sowie Feinstäube verschiedenster Art; aber auch Viren, Sporen, Bakterien oder Pollen können als Schadstoffe verstanden und auf diese Weise unschädlich gemacht werden.
  • In 2 sind nur die prinzipiellen Möglichkeiten verdeutlicht. Die DBE-Konfiguration ist nicht auf die hier vorgestellten Ausführungen begrenzt.
  • So zeigt die 3 eine Ausgestaltung mit unipolaren Pulsspannungen.
  • Auch hier wird wieder eine DBE aus einer Isolierstoffplatte 2 und darauf befindlichen Elektroden gebildet – in diesem Beispiel mit einer maschen- oder gitterförmigen Elektrode 3b, und einer plattenförmigen Elektrode 8. Die Elektrode 8 kann auch aus einer dünnen leitfähigen Schicht bestehen. Zum Betreiben von Entladungen wird die plattenförmige Elektrode 8 geerdet und an die Elektrode 3b werden unipolare negative Spannungspulse 7 angelegt. Damit wird ein Plasma 5 zur Seite der maschenförmigen Elektrode 3b ausgebildet. Die an der Elektrode 3b liegenden unipolaren Spannungspulse bewirken jeweils Hin- und Rückentladungen auf dieser Seite der Entladungskonfiguration.
  • Dieser Entladungskonfiguration gegenüber ist wieder das Gehäuse 1, welches geerdet ist, angeordnet. Ähnlich zu den obigen Beispielen ist damit eine Plasmaelektrode 3b gebildet, die gegenüber dem Gehäuse 1 stets auf negativerem oder gleichem Potential liegt. Es setzt so wieder der oben beschriebene Mechanismus ein.
  • Auch hier kann ein vor dem Gehäuse 1 angebrachtes zusätzliches Gitter oder ein Maschendraht die Extraktion übernehmen. Es ist auch möglich, dass eine weitere Entladungskonfiguration, bestehend aus der Elektrode 3b, der Isolierstoffplatte 2 sowie der plattenförmigen Elektrode 8 an Stelle des Gehäuses 1 vorhanden ist.
  • Dabei werden die beiden Entladungskonfigurationen so angeordnet, dass sich die Plasmaelektroden gegenüber liegen, wobei für eine der Plasmaelektroden dann positive unipolare Spannungspulse benutzt werden.
  • Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung zeigt 4. Dargestellt ist das Prinzip einer weiteren Anordnung mit unipolaren Pulsspannungen. In diesem Fall besteht die DBE-Anordnung aus Plasmaelektroden 3a/3b, die wieder maschenförmig oder gitterförmig sind, aus zwei Isolierstoffplatten 2, auf denen diese liegen, sowie einer weiteren plattenförmigen Elektrode 8, die zwischen den beiden Isolierstoffplatten 2 angeordnet ist und die Gegenelektrode zu den beiden Plasmaelektroden 3a/3b bildet. Bei dieser Anordnung wird zum Betreiben von Entladungen die plattenförmige Elektrode 8 geerdet, und an die Plasmaelektroden 3a/3b werden über den gemeinsamen Anschluss 7 unipolare negative Spannungspulse angelegt. Damit wird ein Plasma 5 zur Seite der maschenförmigen Plasmaelektroden 3a/3b ausgebildet. Die an den Plasmaelektroden 3a/3b liegenden unipolaren Spannungspulse bewirken Hin- und Rückentladungen auf der jeweiligen Seite der Entladungskonfiguration.
  • Dieser Entladungskonfiguration gegenüber ist wieder das Gehäuse 1, welches geerdet ist, angeordnet. Ähnlich zu den obigen Beispielen sind damit Plasmaelektroden 3a/3b gebildet, die stets auf negativerem Potential als das Gehäuse 1 liegen. Damit werden wiederum die bereits oben beschriebenen Effekte erreicht.
  • Um die Absolutwerte der Spannung gegen Masse gering zu halten, können die Spannungspulse auch geteilt auf die Plasmaelektroden 3a/3b gegeben werden. Dann wird beispielsweise die Plasmaelektrode 3a mit der halben Amplitude einer positiven Pulsspannung beaufschlagt und die Plasmaelektrode 3b mit der halben Amplitude einer negativen Pulspannung.

Claims (9)

  1. Vorrichtung zur Behandlung von Aerosolen, Schad- und Geruchsstoffen im Ionenwind, umfassend mindestens ein Plasma, welches mit einer dielektrisch behinderten Entladungsanordnung erzeugt wird, bei der zumindest die dem zu behandelnden Gas zugewandte Seite eine leitfähige flächige maschen- oder gitterförmige Elektrode aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Bereich mit separaten Plasmaelektroden (3a, 3b) zur großflächigen Ausbildung von Plasmen (5) vorhanden ist, und dass mindestens einer Plasmaelektrode (3a oder 3b) ein Gehäuse (1), eine separate Extraktionselektrode oder eine weitere Plasmaelektrode (3a oder 3b) für die Ionenextraktion und/oder Abscheidung und/oder Zersetzung gegenüber liegt, wobei das dazwischen liegende Gebiet den Raum für einen Ionenwind darstellt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Entladungsanordnungen mit separaten Plasmaelektroden (3a, 3b) für größere Volumenströme parallel zueinander angeordnet sind, so dass zwischen diesen wiederum Räume für einen Ionenwind geschaffen sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) gleichzeitig Teil einer Gasleitung ist.
  4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gehäuse (1) eine separate Extraktionselektrode vorgeschaltet ist, die für Gas und Aerosole transparent ist und maschen- oder gitterförmige Formen aufweist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der separaten Extraktionselektrode und dem Gehäuse (1) oder einer Gasleitung ein Raum zur Aufnahme oder Ableitung von Aerosolen ausgebildet ist.
  6. Verfahren zur Behandlung von Aerosolen, Schad- und Geruchsstoffen im Ionenwind mit einer Vorrichtung nach den Ansprüchen 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine dem Gasraum zugewandte Seite der Plasmaelektroden (3a, 3b) mit positiven oder negativen Pulsspannungen beaufschlagt ist, wobei ein Gehäuse (1), eine separate Extraktionselektrode oder eine weitere Plasmaelektrode (3a oder 3b) für die Ionenextraktion und/oder Abscheidung und/oder Zersetzung so beschaltet sind, dass sich eine Potentialdifferenz einstellt und aus dem Bereich der Plasmaelektroden (3a, 3b) Ionen extrahiert und im Feld beschleunigt werden, und dass im Gas vorhandene Aerosole aufgeladen und zum Gehäuse (1), zu einer dem Gehäuse (1) vorgelagerten separaten Extraktionselektrode oder einer weiteren Plasmaelektrode (3a, 3b) transportiert werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse (1) vorzugsweise geerdet ist, und dass eine dem Gehäuse vorgelagerte separate Extraktionselektrode mit Pulsspannungen entgegengesetzten Vorzeichens beaufschlagt oder geerdet ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehreren parallel angeordneten Entladungsanordnungen mit separaten Plasmaelektroden (3a, 3b), zwischen diesen im Wechsel negative Pulsspannungen (4a, 4b) und positive Pulsspannungen (6a, 6b) angelegt werden.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass Aerosole an Plasmaelektroden (3a, 3b) und auf Isolierstoff (2) durch die Drift in einem elektrischen Feld abgeschieden und im Plasma zersetzt werden.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19717160A1 (de) * 1996-04-23 1998-10-29 Fraunhofer Ges Forschung Vorrichtung zur Nachbehandlung von Abgas durch Kombination von Gasentladung und Katalysator

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015203811A1 (de) 2015-03-03 2016-09-08 Lapp Insulators Alumina Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Reinigung von geruchsbelasteter Luft
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