DE19717890C5 - Method and device for the plasma-assisted decomposition of soot in combustion exhaust gases - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Zersetzung von Ruß in Abgasen von Verbrennungsprozessen, wobei man die auf einem Filter gesammelten Rußpartikel durch eine dielektrisch behinderte Entladung oxidiert, dadurch gekennzeichnet, daß Abgas längs einer in einem Behandlungsraum (5) angeordneten porösen Elektrode (6) in diesen einströmt, daß durch die poröse Elektrode (6) der Abgasstrom eine Beruhigung erfährt und die Rußpartikel ausgefiltert werden, daß die Rußpartikel einer Behandlung in einer mit mindestens einer porösen Elektrode erzeugten dielektrisch behinderten Entladung unterzogen werden und daß das Abgas durch die poröse Elektrode (6) in einen Gasraum weiterströmt oder in einem weiteren Behandlungsraum einer Nachbehandlung unterzogen wird.Process for the decomposition of soot in exhaust gases from combustion processes, wherein the soot particles collected on a filter are oxidized by a dielectric barrier discharge, characterized in that exhaust gas flows into a treatment chamber (5) arranged in a porous electrode (6) in the treatment chamber (5) the porous electrode (6) the exhaust gas flow is calmed down and the soot particles are filtered out, the soot particles are subjected to a treatment in a dielectric barrier discharge generated with at least one porous electrode and that the exhaust gas continues to flow through the porous electrode (6) into a gas space or undergoes post-treatment in another treatment room.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und zugehörige Vorrichtung zur Zersetzung von Ruß in Abgasen aus Verbrennungsprozessen, insbesondere in Auspuffgasen von Dieselkraftfahrzeugen oder stationären Motoren, wo der Ruß einer Plasmabehandlung mit einer Vorrichtung, die nach dem Prinzip der dielektrisch behinderten Entladung arbeitet, unterworfen wird.The invention relates to a method and related Device for the decomposition of soot in exhaust gases from combustion processes, especially in exhaust gases from diesel vehicles or stationary engines, where the soot one Plasma treatment with a device based on the principle of dielectrically disabled discharge works, is subjected.

Vor dem Hintergrund zunehmender Umweltbelastungen sind Grenzwerte für Schadstoffemssionen avisiert, die weit über den Stand der Technik hinausgehen. Dies gilt insbesondere auch für Ruß, da sich nach bisherigen Erkenntnissen an diesem gesundheitsschädliche Kohlenwasserstoffe anlagern.Against the background of increasing environmental pollution are limits for Notified pollutant emissions that go far beyond the state of the art. This applies in particular to Soot there based on previous knowledge of this harmful hydrocarbons attach.

Neben den traditionellen Verfahren zur Beseitigung von giftigen Stoffen und von Ruß aus Verbrennungsprozessen ist auch bereits vorgeschlagen worden, giftige Abgase, die Ruß enthalten, in einer dielektrisch behinderten Entladung zu behandeln.In addition to the traditional procedures to remove toxic substances and soot from combustion processes has also been suggested that toxic exhaust gases containing soot to treat in a dielectric barrier discharge.

Das Phänomen der dielektrisch behinderte Entladung, oft auch als stille Entladung oder Wechselspannungsentladung zwischen isolierten Elektroden bezeichnet, ist seit längerem bekannt. Diese Entladungsform zeichnet sich dadurch aus, daß sie bei Normal- und Überdruck betrieben werden kann. Der Druckbereich für den Betrieb solcher Entladungen reicht von einigen 10 mbar bis zu einigen bar und der Elektrodenabstand liegt zwischen 1/10 mm bis einigen mm. Dielektrisch behinderte Entladungen sind dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Dielektrikum zwischen den Elektroden oder auf einer der Elektroden angeordnet ist. Die Entladung wird mit Wechselspannungen im Bereich von einigen Hz bis zu mehreren 100 kHz betrieben, wobei sich bei großflächigen Elektroden zumeist statistisch verteilt zahlreiche kleine Entladungsfäden, auch Filamente genannt, ausbilden. Durch die Isolation begrenzt sich die Entladung nach dem Durchbruch selbständig und die Entladungsdauer beträgt in der Regel nur Bruchteile der Halbperiodendauer. Dadurch kommt es zu keiner nennenswerten Gasaufheizung.The phenomenon of dielectric barrier discharge, often as a silent discharge or alternating voltage discharge between Insulated electrodes have been known for a long time. This form of discharge is characterized in that it at normal and overpressure can be operated. The pressure range for the operation of such discharges is sufficient from a few 10 mbar to a few bar and the electrode spacing is between 1/10 mm to a few mm. Dielectric barrier discharge are characterized in that at least a dielectric between the electrodes or on one of the electrodes is arranged. The discharge is with alternating voltages in the area operated from a few Hz to several 100 kHz, whereby at large electrodes mostly statistically distributed numerous small discharge threads, too Called filaments. The isolation is limited Discharge after the breakthrough independently and the discharge duration is usually only a fraction of the half-period. It comes there is no significant gas heating.

Plasmareaktoren, die nach dem Prinzip der dielektrisch behinderten Entladung arbeiten, haben entweder eine planare oder koaxiale Formgebung. Eine entsprechende Vorrichtung ist z. B. in der DE-OS 37 08 508 beschrieben.Plasma reactors that work on the principle of dielectric barrier discharge have either a planar or coaxial shape. A corresponding device is e.g. B. in the DE-OS 37 08 508 described.

Es wurde auch vorgeschlagen, beispielsweise in DE-OS 195 25 754 A1 und DE-OS 195 25 749 A1 , das Reaktorvolumen in räumlich periodische Strukturen zu unterteilen, so daß in Flußrichtung Entladungszonen und entladungsfreie Zonen entstehen. Die Formgebung weist dabei im Bereich der Entladungszonen Mittel zur Feldüberhöhung auf. In DE-OS 195 25 749 A1 ist dabei ferner vorgesehen, chemisch wirksame Materialien im Bereich der Oberflächen der Strukturen einzubringen.It has also been suggested, for example in DE-OS 195 25 754 A1 and DE-OS 195 25 749 A1 to divide the reactor volume into spatially periodic structures, so that discharge zones and discharge-free zones arise in the direction of flow. The shape has means for increasing the field in the area of the discharge zones. In DE-OS 195 25 749 A1 it is also intended to introduce chemically active materials in the area of the surfaces of the structures.

In der DE-OS 195 34 950 A1 wird ein Reaktor beschrieben, der aus mehreren Modulen mit einer Vielzahl von parallelen und räumlich voneinander getrennten Kanälen in einem dielektrischen Körper mit dann eingebrachten Elektroden besteht.In the DE-OS 195 34 950 A1 describes a reactor consisting of several modules with a plurality of parallel and spatially separated channels in a dielectric body with electrodes then inserted.

Eine weitere Version für den Aufbau einer dielektrisch behinderten Entladung ist in der Patentschrift DE 43 02 456 C1 vorgeschlagen worden. Dabei besteht mindestens eine Elektrode aus einem spannungsangeregten Plasma.Another version for the construction of a dielectric barrier discharge is in the patent DE 43 02 456 C1 been proposed. At least one electrode consists of a voltage-excited plasma.

Eine andere Möglichkeit des Reaktoraufbaus wird in der US-PS 4 954 320 benannt. Die Vorrichtung enthält metallische Elektroden, zwischen die eine lose Schüttung von dielektrischen Isolationskörpern, z. B. Keramikkugeln, eingebracht ist. Eine ähnliche Variante stellt die Vorrichtung nach DE-OS 44 16 676 A1 dar. Bei dieser ist der Raum zwischenAnother possibility of reactor construction is in the U.S. Patent 4,954,320 named. The device contains metallic electrodes, between which a loose bed of dielectric insulation bodies, e.g. B. ceramic balls is introduced. The device simulates a similar variant DE-OS 44 16 676 A1 This is the space between

plattenförmigen Elektroden mit Isolierstoffkörpern ausgefüllt, die auf ihrem gesamten Querschnitt von Kanälen durchzogen sind oder Poren enthalten.plate-shaped electrodes filled with insulating material, the channels or pores run through their entire cross-section contain.

Zur Beeinflussung der plasmachemischen Reaktionsabläufe wurde auch vorgeschlagen, dem zu behandelnden Abgas bestimmte Additive zuzuführen. So wird beispielsweise in der DE 42 31 581 A1 einer Vorrichtung zur Abgasreinigung eine Zuführung für Beimischungen zugeordnet.In order to influence the plasma chemical reaction processes, it has also been proposed to add certain additives to the exhaust gas to be treated. For example, in the DE 42 31 581 A1 a device for exhaust gas cleaning assigned a feed for admixtures.

Bei den nach dem Stand der Technik aufgebauten Reaktoren strömt der zu behandelnde Abgasstrom längs zu den parallel zueinander verlaufenden Elektrodenflächen durch den Entladungsraum. Er tritt an einem Ende des durch die zwei Elektroden gebildeten Entladungsraumes ein und am anderen Ende aus, auch unabhängig davon, ob zwischen den Elektroden eine Schüttung von Isolierstoffkörpern eingebracht ist. In Vorrichtungen, die nach dem Stand der Technik aufgebaut sind, muß bei mit Ruß beladenen Abgasen so lange eine Behandlung erfolgen, bis die Rußpartikel komplett zu CO2 umgesetzt oder anderweitig gebunden sind. Bei wechselnder Last, Strömungsgeschwindigkeit und letztlich unterschiedlicher Beladung des Abgases mit Ruß, muß die Längenausdehnung so bemessen sein, daß auch im ungünstigsten Fall eine komplette Zersetzung erfolgt. Unter Praxisbedingungen wäre eine unangemessene Längenausdehnung des Behandlungsraumes erforderlich und zudem die Effektivität des Reinigungsprozesses für andere Schadstoffkomponenten durch die unnötig lange Behandlungsdauer herabgesetzt. Ferner erhöht sich dadurch der Energieverbrauch.In the reactors constructed according to the prior art, the exhaust gas stream to be treated flows through the discharge space along the electrode surfaces which run parallel to one another. It enters at one end of the discharge space formed by the two electrodes and exits at the other end, regardless of whether a bed of insulating material bodies has been introduced between the electrodes. In devices constructed according to the prior art, treatment must be carried out on exhaust gases laden with soot until the soot particles have been completely converted to CO 2 or are otherwise bound. With changing loads, flow velocities and ultimately different loading of the exhaust gas with soot, the linear expansion must be such that complete decomposition takes place in the worst case. Under practical conditions, an inadequate length extension of the treatment room would be required and the effectiveness of the cleaning process for other pollutant components would be reduced by the unnecessarily long treatment time. This also increases energy consumption.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfahren und zugehörige Vorrichtung zur Zersetzung von Ruß zu schaffen, wodurch bei allen betriebsbedingten Schwankungen des Rußanteils im zu behandelnden Abgas ein wirtschaftliches und sicheres Arbeiten ermöglicht wird.The object of the invention is now a process and related To create device for the decomposition of soot, whereby at all operational fluctuations in the amount of soot in the area to be treated Exhaust gas enables economical and safe working.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Abgas in einen nach dem Prinzip der dielektrisch behinderten Entladung aufgebauten Behandlungsraum eingeleitet wird, bei dem mindestens eine der diesen Behandlungsraum ausbildenden Elektroden porös ist, und daß das Abgas durch diese poröse Elektrode strömt. Dabei tritt das Abgas an einem Ende des durch die zwei Elektroden gebildeten Behandlungsraumes ein, wobei das andere Ende verschlossen ist, und durch die poröse Elektrode aus. Die poröse Elektrode ist so gestaltet, daß sie für gasförmige Bestandteile durchlässig ist, aber für die Rußpartikel als Filter wirkt und diese zurückhält.The object is achieved in that the exhaust gas is introduced into a treatment chamber constructed according to the principle of dielectric barrier discharge, in which at least one of the electrodes forming this treatment chamber is porous, and in that the exhaust gas is passed through it porous electrode flows. The exhaust gas enters at one end of the treatment space formed by the two electrodes, the other end being closed, and out through the porous electrode. The porous electrode is designed so that it is permeable to gaseous components, but acts as a filter for the soot particles and retains them.

Vorteilhaft ist es, daß so unabhängig von unterschiedlicher Beladung des Abgases mit Ruß eine Abgabe des Rußes an die Umgebungsatmosphäre vermieden wird. Durch die Zersetzung im Plasma ist ferner auch keine hohe Temperatur des Abgases oder eine Einrichtung zur Aufheizung erforderlich, um den Kohlenstoff zur Reaktion zu bringen. Als weiterer Vorteil hat sich gezeigt, daß der parallel aus der Zersetzung von giftigen Bestanteilen des Abgases, beispielsweise NOx, freigesetzte Sauerstoff durch den Kohlenstoff gebunden wird, und so eine Aufoxidation anderer unerwünschter Zwischenprodukte eingeschränkt wird. Durch den Einsatz einer porösen Elektrode im Behandlungsraum wird ferner erreicht, daß andere schädliche Beiprodukte des Abgases, insbesondere in Form von Aerosolen, weitgehend zurückgehalten und zersetzt werden.It is advantageous that, regardless of the different loading of the exhaust gas with soot, a release of the soot to the ambient atmosphere is avoided. Due to the decomposition in the plasma, there is also no need for a high temperature of the exhaust gas or a device for heating in order to react the carbon. A further advantage has been shown that the oxygen released in parallel from the decomposition of toxic constituents of the exhaust gas, for example NO x , is bound by the carbon, and thus an oxidation of other undesired intermediates is restricted. The use of a porous electrode in the treatment room also ensures that other harmful by-products of the exhaust gas, in particular in the form of aerosols, are largely retained and decomposed.

Das Verfahren und die zugehörige Vorrichtung mit weiteren Merkmalen und Vorteilen werden nachfolgend anhand von Figurenbeschreibungen näher erläutert.The method and the associated device with further features and advantages are described below with the aid of Figure descriptions closer explained.

Es zeigenShow it

1 schematisch das Prinzip einer Vorrichtung, 1 schematically the principle of a device,

2 den prinzipiellen Aufbau mit einer aus zwei Teilen bestehenden porösen Elektrode und 2 the basic structure with a porous electrode consisting of two parts and

3 den Schnitt durch eine Ausführung mit unterschiedlicher Elektrodenformgebung. 3 the section through a version with different electrode shape.

Die 1 verdeutlicht den prinzipiellen Aufbau einer für den erfindungsgemäßen Gebrauch vorgesehenen Vorrichtung schematisch. Durch ein elektrisch leitendes Material 3 und einem darauf befindlichen Isolationsmaterial 4 ist eine isolierte Elektrode gebildet. Dieser gegenüber angeordnet ist eine poröse Elektrode 6, die vorzugsweise elektrisch leitfähig ist und beispielsweise aus reaktionsverbundenem Siliziumkarbid besteht. Zwischen diesen Elektroden ist ein Behandlungsraum 5 ausgebildet, in welchem bei Anlegen einer Wechselspannung an die Elektroden mit einer Wechselspannungsversorgung 9 eine Gasentladung betrieben werden kann. Die Vorrichtung wird von einem Gehäuse 8 begrenzt und besitzt einen Gaseinlaß 1, einen Gasauslaß 2 und einen Verschluß 10 an einem Ende des Behandlungsraumes 5. Zwischen Gehäuse 8 und der porösen Elektrode 6 ist ein Gasraum 7 zur Aufnahme und Weiterleitung des behandelten Gases in den Gasauslaß 2 ausgebildet.The 1 schematically illustrates the basic structure of a device intended for use according to the invention. Through an electrically conductive material 3 and an insulation material thereon 4 an insulated electrode is formed. A porous electrode is arranged opposite this 6 , which is preferably electrically conductive and consists, for example, of reaction-bonded silicon carbide. There is a treatment room between these electrodes 5 formed in which when an AC voltage is applied to the electrodes with an AC voltage supply 9 a gas discharge can be operated. The device is made of a housing 8th limited and has a gas inlet 1 , a gas outlet 2 and a clasp 10 at one end of the treatment room 5 , Between housing 8th and the porous electrode 6 is a gas room 7 for receiving and transferring the treated gas into the gas outlet 2 educated.

Der Gasstrom wird durch die so gebildete Vorrichtung geleitet, insbesondere durch die poröse Elektrode 6. An dieser porösen Elektrode erfährt der Abgasstrom beim Durchtritt eine Beruhigung und es werden insbesondere die Rußpartikel 11 zurückgehalten. Bei Herbeiführen einer Gasentladung mit der Wechselspannungsversorgung 9 wird der Kohlenstoff mit Sauerstoff zur Reaktion gebracht, so daß dieser vollständig oxidiert. Der Betrieb der Gasentladung kann abhängig vom Beladungszustand der porösen Elektrode mit Partikeln auch geregelt sein. Durch einen geeigneten Sensor, beispielsweise einen Druckmesser, wird der Zustand ermittelt und das Zu- oder Abschalten der Wechselspannungsversorgung 9 entsprechend ausgelöst.The gas flow is passed through the device thus formed, in particular through the porous electrode 6 , At this porous electrode, the exhaust gas flow calms down as it passes through, and in particular the soot particles 11 retained. When causing gas discharge with the AC power supply 9 the carbon is reacted with oxygen so that it is completely oxidized. The operation of the gas discharge can also be regulated depending on the state of loading of the porous electrode with particles. The state is determined by a suitable sensor, for example a pressure meter, and the connection or disconnection of the AC voltage supply 9 triggered accordingly.

Im Fall, daß der Abgasstrom nicht ausreichend Sauerstoff enthält oder der Sauerstoffanteil aus den Zersetzungsprodukten zu gering ist, kann dem Abgasstrom auch Umgebungsluft beigegeben werden, indem dem Gaseinlaß 1 eine geeignete Einrichtung für Beimischungen zugeordnet wird.In the event that the exhaust gas stream does not contain sufficient oxygen or the oxygen content from the decomposition products is too low, ambient air can also be added to the exhaust gas stream by the gas inlet 1 a suitable device for admixtures is assigned.

An Stelle der aus einem elektrisch leitfähigem Material ausgebildeten porösen Elektrode 6 kann aber auch ein elektrisch nicht leitfähiges Material verwendet werden. In diesem Fall muß die poröse Elektrode 6 als eine isolierte Elektrodenkonfiguration ausgebildet sein, die sich aus zwei Bestandteilen zusammensetzt. Dabei kann auch die Elektrodenkonfiguration der isolierten Elektrode, bestehend aus 3 und 4, gleichartig wie die andere Elektrode aufgebaut sein, da die Entladung durch den porösen nicht leitenden Teil der Elektroden begrenzt wird.Instead of the porous electrode made of an electrically conductive material 6 an electrically non-conductive material can also be used. In this case, the porous electrode 6 be designed as an insulated electrode configuration, which is composed of two components. The electrode configuration of the insulated electrode, consisting of 3 and 4 , be constructed in the same way as the other electrode, since the discharge is limited by the porous, non-conductive part of the electrodes.

Eine solcherart aufgebaute Vorrichtung ist in der 2 schematisch veranschaulicht. Die poröse Elektrode besteht aus einer elektrisch nicht leitenden Schicht 6a und einem Geflecht eines elektrisch leitenden Materials 6b. Das elektrisch leitende Material 6b kann auch siebförmig aufgebaut sein oder anderweitig mit Öffnungen versehen sein. Wichtig ist nur, daß der Gasdurchtritt gewährleistet ist. Die in diesem Beispiel gleichartig aufgebauten Elektroden sind gegenüberliegend angeordnet und bilden dazwischen den Behandlungsraum 5 aus, wobei die elektrisch nicht leitende Schicht 6a auf der Seite des Behandlungsraumes 5 angeordnet ist und das leitende Material 6b auf der Seite des Gasraumes 7. Auf diese Art ist eine dielektrisch behinderte Entladungskonfiguration mit zwei gleichartigen isolierten Elektroden ausgebildet, durch die zuvor behandeltes Abgas aus dem Behandlungsraum S in den durch ein Gehäuse 8 gebildeten Gasraum 7 strömen kann und über einen Gasauslaß 2 in die Umgebungsatmosphäre.Such a device is in the 2 schematically illustrated. The porous electrode consists of an electrically non-conductive layer 6a and a braid of an electrically conductive material 6b , The electrically conductive material 6b can also be constructed in a sieve shape or be otherwise provided with openings. It is only important that the gas passage is guaranteed. The electrodes of the same design in this example are arranged opposite each other and form the treatment room between them 5 from, the electrically non-conductive layer 6a on the side of the treatment room 5 is arranged and the conductive material 6b on the side of the gas room 7 , In this way, a dielectric barrier discharge configuration is formed with two similar insulated electrodes, through which the previously treated exhaust gas from the treatment room S into a housing 8th formed gas space 7 can flow and through a gas outlet 2 into the surrounding atmosphere.

Die zuvor beschriebene zweiteilige Elektrode kann auch aus einer porösen elektrisch nicht leitenden Schicht 6a und einem elektrisch leitenden Material 6b mit gleichfalls porösen Eigenschaften aufgebaut sein, ohne daß der Charakter der Erfindung geändert ist. So können die verschiedenen Bestandteile 6a und 6b der porösen Elektrode beispielsweise unterschiedlich dotiertes SiC sein.The two-part electrode described above can also consist of a porous electrically non-conductive layer 6a and an electrically conductive material 6b be constructed with also porous properties without changing the character of the invention. So the different components 6a and 6b the porous electrode, for example, be differently doped SiC.

Bei Benutzung einer poröse Elektrode, die als eine isolierte Elektrodenkonfiguration ausgebildet ist, kann in einer anderen Ausführung auch auf das Isolationsmaterial 4 verzichtet werden, so daß die dielektrisch behinderte Entladung zwischen dem elektrisch leitenden Material 3 und der aus den Bestandteilen 6a und 6b gebildeten porösen Elektrode ausgebildet ist.When using a porous electrode, which is designed as an insulated electrode configuration, the insulation material can also be used in another embodiment 4 be dispensed with, so that the dielectric barrier discharge between the elec tric conductive material 3 and that from the components 6a and 6b formed porous electrode is formed.

Zur Unterstützung von plasmachemischen Reaktionsabläufen kann die poröse Elektrode 6 oder die Schicht 6a auch aus einem katalytisch wirkenden Material aufgebaut sein oder mit diesem belegt sein, wobei zum erfindungsgemäßen Gebrauch die Porosität erhalten bleiben muß.The porous electrode can be used to support plasma-chemical reactions 6 or the layer 6a can also be constructed from or coated with a catalytically active material, the porosity having to be maintained for use according to the invention.

Es ist auch möglich, das Isolationsmaterial 4 der anderen Elektrode mit einem katalytisch wirkenden Material zu belegen, oder beide Elektroden mit unterschiedlich wirkenden katalytischen Materialien auszustatten.It is also possible to use the insulation material 4 to coat the other electrode with a catalytically active material, or to equip both electrodes with differently acting catalytic materials.

Schließlich kann auch die Temperatur in eine Optimierung der Reaktionsabläufe einbezogen werden, indem eine Vorrichtung mir einer geeigneten Kühlung ausgestattet wird oder umgekehrt mit einer Einrichtung zur Aufheizung.Finally, the temperature can be included in an optimization of the reaction processes by a device is equipped with suitable cooling or vice versa with a heating device.

Die Formgebung der Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens kann planar oder koaxial sein. Es können aber auch Elemente beider Formgebungen vorteilhaft kombiniert werden.The shape of the device for execution the process can be planar or coaxial. But it can elements of both shapes can also be advantageously combined.

In 3 ist der Schnitt durch eine solcherart geformte Ausführung der Vorrichtung gezeigt. Darin bilden ein elektrisch leitendes Material 3 und ein Isolationsmaterial 4 zusammen eine koaxiale isolierte Elektrode. In diese als Rohr ausgebildete isolierte Elektrode ist die poröse Elektrode 6, die als Hohlquader geformt ist, eingebracht.In 3 the section through such a shaped embodiment of the device is shown. They form an electrically conductive material 3 and an insulation material 4 together a coaxial isolated electrode. The porous electrode is in this insulated electrode designed as a tube 6 , which is shaped as a hollow cuboid.

Durch beide Elektroden ist wieder ein Behandlungsraum 5 gebildet, der in diesem Beispiel viergeteilt ist, und dessen Gasraumdicke entsprechend der Koaxialform und der planaren Form der beiden Elektroden variiert.Through both electrodes there is a treatment room again 5 formed, which is divided into four in this example, and whose gas space thickness varies according to the coaxial shape and the planar shape of the two electrodes.

Durch diese spezielle Elektrodenausformung wird einerseits erreicht, daß die Spannungen zum Zünden der Entladung niedriger liegen, da auch sehr kleine Gasraumdicken vorhanden sind, die einen kleineren Spannungsbedarf haben und nach dem Zünden die anderen Entladungsstrecken in der Zündung durch sogenannte Konditionierungseffekte unterstützen. Andererseits ist die Spaltweite des Entladungsraumes an vielen Stellen weit genug, um eine Verstopfung des viergeteilten Behandlungsraumes 5 zu vermeiden.This special electrode design on the one hand ensures that the voltages for igniting the discharge are lower, since there are also very small gas space thicknesses which have a lower voltage requirement and, after ignition, support the other discharge paths in the ignition by so-called conditioning effects. On the other hand, the gap width of the discharge space is wide enough in many places to block the four-part treatment space 5 to avoid.

Die dargestellte Ausführungsvariante benötigt keine Abstandshalter zwischen den Elektroden, da der Quader sich in das Rohr einpaßt. Im Fall, daß der Quader kleiner ist, sind wieder geeignete Abstandshalter zwischen den Elektroden anzubringen.The variant shown needed no spacers between the electrodes, since the cuboid itself fits into the pipe. In the event that the Cuboid is smaller, suitable spacers are again between to attach the electrodes.

Die Zufuhr des zu behandelnden Gases erfolg über ein Ende oder beide Enden des Behandlungsraumes 5 durch eine hier nicht dargestellte geeignete Gaszufuhr senkrecht zur Bildebene. Im Fall der Gaszufuhr über ein Ende ist das andere Ende wieder in geeigneter Weise verschlossen. Das Gas strömt nach der Behandlung durch die poröse Elektrode 6 in den Gasraum 7 und wird von dort über einen entsprechenden Gasauslaß an die Umgebung abgegeben.The gas to be treated is supplied via one end or both ends of the treatment room 5 by a suitable gas supply, not shown here, perpendicular to the image plane. In the case of gas supply via one end, the other end is closed again in a suitable manner. The gas flows through the porous electrode after the treatment 6 in the gas room 7 and is released from there to the environment via a corresponding gas outlet.

Die Ausführungsvariante nach 3 kann wieder mit den zuvor beschriebenen Merkmalen von Ausführungsvarianten und/oder den genannten Ergänzungen abgewandelt sein.The variant according to 3 can again be modified with the previously described features of design variants and / or the additions mentioned.

Als weitere vorteilhafte Ausführung (hier nicht näher in einer Figur dargestellt) kann Gasraum 7 der vorbeschriebenen Beispiele so gestaltet sein, daß auch in diesem eine Plasmabehandlung ausgeführt werden kann, so daß dadurch eine Nachbehandlung des zuvor behandelten Abgases erfolgt. Zu diesem Zweck ist in den Gasraum 7 eine isolierte Elektrodenkonfiguration einzubringen und mit geeigneten Abstandshaltern zu fixieren. Zwischen dieser isolierten Elektrode und der porösen Elektrode 6 ist dann ein weiteres Behandlungsraum ausgebildet. Zusammen mit dem ersten Behandlungsraum 5, der in den oberen Beispielen beschrieben wurde, ist somit eine Mehrfachbehandlung des Abgases möglich.As a further advantageous embodiment (not shown here in more detail in a figure), gas space can 7 of the examples described above are designed so that a plasma treatment can also be carried out in the latter, so that an aftertreatment of the previously treated exhaust gas takes place. For this purpose is in the gas room 7 insert an insulated electrode configuration and fix it with suitable spacers. Between this insulated electrode and the porous electrode 6 a further treatment room is then formed. Together with the first treatment room 5 , which was described in the examples above, multiple treatment of the exhaust gas is thus possible.

Die geometrischen Abmessungen der Reaktorkonfiguration sind an die zu behandelnde Volumenmenge und Rußbeladung des Abgases angepaßt. Bei hohem Gasdurchsatz können die vorbeschriebenen Vorrichtungen strömungsmäßig mit mehreren parallel betrieben werden.The geometric dimensions of the Reactor configuration depend on the volume to be treated and soot adapted to the exhaust gas. With high gas throughput the above-described devices operated in flow with several in parallel become.

Für die Gasraumdicken des Behandlungsraumes 5 werden Werte entsprechend dem Stand der Technik gewählt. Die Wandstärke der porösen Elektrode liegt bevorzugt im Bereich von 0,5 mm bis 5 mm, es sind aber auch andere Dicken möglich. Der Porendurchmesser des porösen Materials wird vorzugsweise von 3 μm bis 200 μm gewählt, kann aber auch andere Werte haben.For the gas space thickness of the treatment room 5 values are selected according to the state of the art. The wall thickness of the porous electrode is preferably in the range from 0.5 mm to 5 mm, but other thicknesses are also possible. The pore diameter of the porous material is preferably selected from 3 μm to 200 μm, but can also have other values.

Claims (10)

Verfahren zur Zersetzung von Ruß in Abgasen von Verbrennungsprozessen, wobei man die auf einem Filter gesammelten Rußpartikel durch eine dielektrisch behinderte Entladung oxidiert, dadurch gekennzeichnet, daß Abgas längs einer in einem Behandlungsraum (5) angeordneten porösen Elektrode (6) in diesen einströmt, daß durch die poröse Elektrode (6) der Abgasstrom eine Beruhigung erfährt und die Rußpartikel ausgefiltert werden, daß die Rußpartikel einer Behandlung in einer mit mindestens einer porösen Elektrode erzeugten dielektrisch behinderten Entladung unterzogen werden und daß das Abgas durch die poröse Elektrode (6) in einen Gasraum weiterströmt oder in einem weiteren Behandlungsraum einer Nachbehandlung unterzogen wird.Process for the decomposition of soot in exhaust gases from combustion processes, the soot particles collected on a filter being oxidized by a dielectric barrier discharge, characterized in that exhaust gas is passed along a 5 ) arranged porous electrode ( 6 ) flows into this through the porous electrode ( 6 ) the exhaust gas flow calms down and the soot particles are filtered out, the soot particles are subjected to a treatment in a dielectric barrier discharge generated with at least one porous electrode and that the exhaust gas is passed through the porous electrode ( 6 ) flows into a gas space or undergoes post-treatment in another treatment room. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Plasma in Abhängigkeit von der Partikelbeladung einer porösen Elektrode (6) zu- oder abschaltet.A method according to claim 1, characterized in that the plasma in dependence on the particle loading of a porous electrode ( 6 ) switches on or off. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Sauerstoff aus Komponenten des Abgases für die Reaktion nutzt.A method according to claim 1, characterized in that he uses the oxygen from components of the exhaust gas for the reaction. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Sauerstoff aus beigemischter Luft für die Reaktion nutzt.A method according to claim 1, characterized in that he Oxygen from added air is used for the reaction. Verfahren nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reaktion durch katalytisch wirkende Mittel unterstützt.The method of claim 1 and one or more of claims 2 to 4, characterized in that the reaction by catalytic effective means supported. Verfahren nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reaktion durch thermische Mittel wie Kühlung und Aufheizung unterstützt.The method of claim 1 and one or more of claims 2 to 5, characterized in that the reaction by thermal means like cooling and heating supported. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens einen Behandlungsraum (5) für eine dielektrisch behinderte Entladung mit zwei Elektroden (3, 6), von denen mindestens eine (6) porös und gasdurchlässig ist und für Rußpartikel als Filter wirkt und längs der Einströmungsrichtung des zu behandelnden Abgases angeordnet ist und daß anschließend an den Behandlungsraum (5) ein Gasraum (7) oder mindestens ein weiterer Behandlungsraum für eine Nachbehandlung angeordnet ist.Device for carrying out the method according to claim 1, characterized by at least one treatment room ( 5 ) for a dielectric barrier discharge with two electrodes ( 3 . 6 ), at least one ( 6 ) is porous and gas-permeable and acts as a filter for soot particles and is arranged along the inflow direction of the exhaust gas to be treated and that it then adjoins the treatment room ( 5 ) a gas room ( 7 ) or at least one further treatment room for post-treatment is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß nicht alle Flächenelemente der beiden Elektroden orthogonal zueinander stehen, so daß damit an einem Abschnitt des Behandlungsraumes unterschiedliche Gasraumdicken ausgebildet sind.Apparatus according to claim 7, characterized in that not all surface elements of the two electrodes are orthogonal to each other so that different gas chamber thicknesses at a section of the treatment room are trained. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrode planar gestaltet ist oder in der Formgebung planare Elemente enthält wie bei einer Quaderform, und die andere Elektrode eine koaxiale Form aufweist.Apparatus according to claim 7, characterized in that a Electrode is designed planar or in the form of planar elements contains like with a cuboid shape, and the other electrode a coaxial shape having. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine poröse Elektrode (6) aus Siliziumkarbid besteht.Device according to claim 7, characterized in that at least one porous electrode ( 6 ) consists of silicon carbide.
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