DE602004000467T2

DE602004000467T2 - Abgasreinigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE602004000467T2
Application number: DE602004000467T
Authority: DE
Inventors: Hirohito Toyota-shi Aichi-ken Hirata; Masaru Toyota-shi Aichi-ken Kakinohana; Hideo Toyota-shi Aichi-ken Yahagi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-01-15
Filing date: 2004-01-14
Publication date: 2006-09-28
Anticipated expiration: 2024-01-15
Also published as: CN1517523A; CN100365251C; DE602004000467D1; ES2260697T3; US7514047B2; EP1441112B1; EP1441112A1; US20040141890A1

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für das Reinigen von Abgasen aus Verbrennungsmotoren und insbesondere auf eine Vorrichtung zum Reinigen von Feststoffen, die aus einem Dieselmotor abgegeben werden.
Beschreibung des Standes der Technik
Ein Dieselmotor wird gewöhnlich verwendet bei Kraftfahrzeugen, insbesondere bei großen Kraftfahrzeugen. In jüngerer Zeit ist es erforderlich, Stickstoffoxide, Kohlenstoffmonoxid und Kohlenwasserstoffe sowie Feststoffe im Abgas von Dieselmotoren zu verringern. Für diesen Zweck wird erwogen, einen Motor zu verbessern oder eine Verbrennungsbedingung für das Steuern der Erzeugung von Feststoffen zu optimieren, und den erzeugten Feststoff im Abgas zu reinigen.
Für das Entfernen des Feststoffes im Abgas werden im Allgemeinen verwendet ein keramischer Wabenfilter mit einer Anzahl von Zellkanälen (Zelldurchlässe), ein Metallfilter und ein keramischer Faserfilter, die den Feststoff einfangen. Allerdings, im Falle der Verwendung eines derartigen Filters, blockiert der eingefangene Feststoff allmählich den Filter und ferner erhöht der Filter den Gasdurchflusswiderstand und wird zu einer höheren Belastung beim Motor. Des Weiteren neigt ein Feststoff von Nanogröße dazu, durch den Filter hindurchzugehen und nicht eingefangen zu werden. Im Falle, dass der Filter den Feststoff im Abgas einfängt, ist es schwierig, in ausreichender Weise den eingefangenen Feststoff auf dem Filter unter Verwendung von allein der thermischen Energie des Abgases zu verbrennen.
Es ist allgemein bekannt, eine Vorrichtung zu verwenden, die bereitstellt eine elektrische Entladung zum Reinigen eines Abgases aus Dieselmotoren. Beispielsweise offenbart das japanische Patent Nr. 2698804 eine Vorrichtung mit einer Nadelelektrode, einer Ablenkungselektrode und einer einfangenden Elektrode, welche diese umgibt. Die Vorrichtung lädt den Feststoff im Abgas aus einem Dieselmotor durch eine elektrische Entladung zwischen den Elektroden elektrisch auf, und fängt somit den Feststoff auf der einfangenden Elektrode ein. Allerdings ist diese Vorrichtung dazu beabsichtigt, den Feststoff einzufangen und verbrennt den eingefangenen Feststoff nicht. Daher verbrennt die Vorrichtung den eingefangenen Feststoff nicht in genügender Weise, und eine besondere Behandlung ist notwendig, um dies zu tun. Dies ist so, weil ein elektrischer Strom eher durch die einfangende Metallelektrode hindurchgeht als durch den Feststoff, der darauf abgeschieden ist, daher ist es unmöglich, den Feststoff durch den elektrischen Strom zu verbrennen.
Des Weiteren beschreibt die japanische nationale Veröffentlichung Nr. 2001-511493 eine Abgasreinigungsvorrichtung, die isolierende Pellets zwischen den Elektroden umfasst. Allerdings ist diese Vorrichtung dazu beabsichtigt, eine elektrische Energieversorgung nahe an einen Reaktionsofen zu bringen, insbesondere die elektrische Energieversorgung in ein elektrisch leitfähiges Gefäß zu bringen, das geerdet ist. Daher beschreibt diese Literatur nicht die Wichtigkeit des Winkels des elektrischen Feldes zur Richtung des Abgasflusses, und eine Wichtigkeit des isolierenden Körpers, durch den das Abgas hindurchgeht.
Die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 60-235620 beschreibt einen Dieselpartikelfilter, der trägt ein Gemisch eines Platingruppenelements und eines Erdalkalimetalloxids zum Verbrennen des Feststoffes, der auf dem Filter eingefangen wurde. Allerdings beschreibt diese Literatur nicht das Bereitstellen eines elektrischen Feldes im Filter und das Kombinieren des elektrischen Feldes und des Gemisches des Platingruppenelements und des Erdalkalimetalloxids.
Daher verwenden die Abgasreinigungsvorrichtungen im Stand der Technik nicht in ausreichender Weise ein elektrisches Feld für das Einfangen des Feststoffes, oder verbrennen den eingefangenen Feststoff nicht in ausreichender Weise.
WO 91/16528 offenbart eine Vorrichtung zum Entfernen von Partikeln aus Abgasen, die umfasst einen Ionisierungskanal, in dem negative Ionen hergestellt werden durch ein elektrisches Feld, das senkrecht zur Richtung des Gasflusses verläuft; der Strom des Gases wird abgelenkt, so dass er rückwärts in die entgegengesetzte Richtung läuft; die Gase laufen durch eine Mehrzahl von Abscheidungskanälen, die im Wesentlichen parallel zum Ionisierungskanal angeordnet sind, wobei die Partikel abgeschieden werden an den Wänden der Kanäle durch ein weiteres elektrisches Feld, und die Verbrennung ermöglicht wird.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abgasreinigungsvorrichtung für das Einfangen und Verbrennung von Feststoffen, die umfasst Elektroden und eine isolierende Wabenstruktur mit einer Anzahl von Zellkanälen. Die Vorrichtung, wie in Anspruch 1 definiert, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden ein elektrisches Feld in der Wabenstruktur erzeugen, wobei das elektrische Feld nicht parallel ist, insbesondere in einem Winkel von mindestens 45° oder 60°, weiter bevorzugt im Wesentlichen senkrecht zur Richtung der Zellkanäle der Wabenstruktur.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Feststoff im Abgas, das durch die Zellkanäle der Wabenstruktur hindurchgeht, abgeschieden an den Seitenwänden der Zellkanäle der Wabenstruktur durch die Coulomb-Kraft zwischen ihr und dem elektrischen Feld, das nicht parallel zur Richtung der Zellkanäle der Wabenstruktur ist. Des Weiteren wird der Feststoff, der in der Wabenstruktur abgeschieden wurde, verbrannt durch die Verwendung von thermischer Energie aus einem Abgas und auch eines elektrischen Stroms, der eher durch den abgeschiedenen Feststoff als durch die isolierende Wabenstruktur hindurchgeht.
Der Feststoff kann elektrisch aufgeladen werden durch jedes geeignete Mittel wie einer elektrischen Entladungselektrode stromaufwärts der Wabenstruktur, und/oder durch das elektrische Feld in der Wabenstruktur, auch wenn der Feststoff natürlich etwas elektrisch aufgeladen ist, ohne eine besondere Behandlung.
In einem Aspekt der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung umfassen die Elektroden eine zentrale Elektrode und eine äußere Elektrode, die die zentrale Elektrode umgibt, und die Wabenstruktur ist positioniert zwischen der zentralen und den äußeren Elektroden.
Gemäß diesem Aspekt wird der Feststoff im Abgas, das durch die Zellkanäle der Wabenstruktur hindurchgeht, radial entgegen der zentralen Elektrode und/oder der äußeren Elektrode gezwungen, um abgeschieden zu werden an den Seitenwänden der Zellkanäle durch die Coulomb-Kraft zwischen ihm und dem elektrischen Feld zwischen der zentralen und den äußeren Elektroden.
In einem weiteren Aspekt der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung umfassen die Elektroden eine Netzelektrode am stromaufwärtsseitigen Ende der Wabenstruktur und eine äußere Elektrode um die Umgebungsoberfläche der Wabenstruktur.
Gemäß diesem Aspekt wird der Feststoff im Abgas, das durch die Wabenstruktur hindurchgeht, elektrisch aufgeladen durch den Kontakt mit der Netzelektrode und dem elektrischen Feld in der Wabenstruktur, und danach abgeschieden an den Seitenwänden der Zellkanäle der Wabenstruktur durch die Coulomb-Kraft zwischen ihm und dem elektrischen Feld, bereitgestellt zwischen der Netz- und der äußeren Elektrode.
In diesem Aspekt können die Elektroden ferner umfassen eine zweite Netzelektrode am stromabwärtsseitigen Ende der Wabenstruktur, wobei die zweite Netzelektrode elektrisch mit der äußeren Elektrode verbunden ist.
In einem weiteren Aspekt der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung umfassen die Elektroden eine zentrale Elektrode und eine äußere Elektrode, die die zentrale Elektrode umgibt; die Wabenstruktur ist positioniert zwischen der zentralen und den äußeren Elektroden; die zentrale Elektrode erstreckt sich über das stromaufwärtsseitige Ende der Wabenstruktur; und die radial innere Fläche der Wabenstruktur hat einen geringeren Gasdurchflusswiderstand als der der radial äußeren Fläche.
In diesem Aspekt kann die radial innere Fläche ein perforiertes Loch sein, das durch die Wabenstruktur geht.
Gemäß diesem Aspekt erniedrigt die radial innere Fläche mit einem geringeren Gasdurchflusswiderstand einen Druckabfall durch die Wabenstruktur, während der Feststoff im Abgas, das durch die Wabenstruktur hindurchgeht, gegen die äußere Elektrode gezwungen wird und abgeschieden wird in der radial äußeren Fläche der Wabenstruktur durch die Coulomb-Kraft zwischen ihm und dem elektrischen Feld, bereitgestellt zwischen der zentralen und den äußeren Elektroden.
In den obigen Aspekten kann die äußere Elektrode geerdet sein, um eine elektrische Entladung zur Umgebung zu verhindern.
In einem weiteren Aspekt der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung hat die Wabenstruktur entgegengesetzte äußere Oberflächen, und die Elektroden umfassen ein Paar Plattenelektroden, die jeweils an den entgegengesetzten äußeren Oberflächen platziert sind.
Gemäß diesem Aspekt wird der Feststoff im Abgas, das durch die Zellkanäle der Wabenstruktur hindurchgeht, zu einer der Plattenelektroden gezwungen, um abgeschieden zu werden an den Seitenwänden der Zellkanäle durch die Coulomb-Kraft zwischen ihm und dem elektrischen Feld, bereitgestellt zwischen den Plattenelektroden.
In diesem Aspekt kann die Vorrichtung umfassen zwei oder mehr Sätze der Wabenstruktur und des Paars der Plattenelektroden, die jeweils an den entgegengesetzten äußeren Oberflächen davon platziert sind. Daher kann der Satz der Wabenstruktur und des Paars der Plattenelektroden parallel ausgerichtet sein zu einem oder weiteren Sätzen. In diesem Fall kann die Plattenelektrode zwischen den Wabenstrukturen geschert werden zwischen den benachbarten Sätzen.
Gemäß diesem Aspekt kann die Distanz zwischen den Plattenelektroden verengt werden, so dass ein stärkeres elektrisches Feld bei einer geringeren Spannung erhalten wird. Insbesondere ist die elektrische Feldstärke proportional zur Spannung zwischen den Elektroden, und ist invers proportional zur Distanz dazwischen. Daher kann eine erwünschte elektrische Feldstärke mit einer halb so hohen Spannung erhalten werden, wenn die Distanz zwischen den Elektroden halbiert wird.
Ferner können in diesem Aspekt die Plattenelektroden versorgt werden durch eine elektrische Wechselstromenergieversorgung.
Gemäß diesem Aspekt wird der positiv oder negativ aufgeladene Feststoff im Abgasfluss zu alternativen Richtungen gezwungen, um gleichmäßig an den Seitenwänden der Zellkanäle der Wabenstruktur abgeschieden zu werden. Das heißt, in diesem Aspekt wird der Feststoff im Abgasfluss an einer Seitenwand abgeschieden, während der abgeschiedene Feststoff verbrannt wird an der anderen Seitenwand. Dies verhindert, dass der abgeschiedene Feststoff die Wabenstruktur verstopft.
In einem weiteren Aspekt der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung hat die Wabenstruktur zwei Paare von entgegengesetzten äußeren Oberflächen, ist insbesondere in einer rechtwinkeligen Parallelepiped-Form; die Elektroden umfassen zwei Paare entgegengesetzter Plattenelektroden; und jedes Paar entgegengesetzter Plattenelektroden ist angeordnet auf jedem Paar der entgegengesetzten äußeren Oberflächen, insbesondere auf der entgegengesetzten äußeren Oberfläche, die parallel zur Richtung der Zellkanäle der Wabenstruktur ist, so dass die zwei Paare entgegengesetzter Plattenelektroden alternative elektrische Felder in zwei verschiedenen Richtungen herstellen können, die nicht parallel sind, insbesondere im Winkel von mindestens 45° oder 60°, weiter bevorzugt im Wesentlichen senkrecht zur Richtung der Zellkanäle der Wabenstruktur.
Gemäß diesem Aspekt verändern die alternativen elektrischen Felder in zwei verschiedenen Richtungen in alternativer Weise die Seitenwände, an denen der Feststoff abgeschieden wird, so dass der Feststoff gleichmäßig an den Seitenwänden der Zellkanäle der Wabenstruktur abgeschieden wird.
In diesem Aspekt können die Plattenelektroden versorgt werden durch eine elektrische Wechselstromenergieversorgung.
Gemäß diesem Aspekt wird der positiv oder negativ aufgeladene Feststoff im Abgasdurchfluss zu einer alternativen Richtung gezwungen, um gleichmäßig an den Seitenwänden der Zellkanäle der Wabenstruktur abgeschieden zu werden. Das heißt, in diesem Aspekt wird der Feststoff im Abgasfluss abgeschieden an einer Seitenwand, während der abgeschiedene Feststoff an der anderen Seitenwand verbrannt wird. Dies vermeidet, dass der abgeschiedene Feststoff die Wabenstruktur verstopft.
In jedem der obigen Aspekte kann die Abgasreinigungsvorrichtung eine elektrische Entladungselektrode besitzen stromaufwärts der Wabenstruktur, um die Elektrisierung (elektrische Ladung) des Feststoffs und die Coulomb-Abscheidung des Feststoffs in der Wabenstruktur zu fördern.
Die elektrische Entladungselektrode kann elektrisch verbunden sein mit den Elektroden, die ein elektrisches Feld in der Wabenstruktur gewährleisten, z.B. die äußere oder die zentrale Elektrode. Das heißt, die elektrische Entladungselektrode kann ein Teil der zentralen Elektrode sein, wobei sich ein Teil über das stromaufwärtsseitige Ende der Wabenstruktur erstreckt. Die elektrische Entladungselektrode kann eine antennenähnliche Elektrode besitzen, insbesondere eine Nadelelektrode, um die elektrische Entladung und danach die elektrische Ladung des Feststoffes zu fördern.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abgasreinigungsvorrichtung zum Einfangen und Verbrennen von Feststoff, die umfasst Elektroden und eine isolierende Wabenstruktur. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden ein elektrisches Feld in der Wabenstruktur hervorrufen, und dass die Wabenstruktur mindestens ein Metall, gewählt aus der Gruppe, bestehend aus Alkalimetall und Erdalkalimetall, trägt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Verbrennen des Feststoffes, eingefangen in der Wabenstruktur, beschleunigt. Dies ist anscheinend so, weil das Alkalimetall und/oder Erdalkalimetall, das auf der Wabenstruktur getragen wird, das NOx im Abgas speichert, um ein Nitrat zu bilden, so dass die Verbrennung des Feststoffs beschleunigt wird durch (1) die oxidierende chemische Spezies wie NO₂, emittiert aus dem Nitrat durch Hindurchleiten eines elektrischen Stroms, (2) das Nitration, erzeugt durch die Reaktion zwischen dem Nitrat und dem Wasserdampf im Abgas, und/oder (3) das Nitrat selbst mit einem geringeren Schmelzpunkt, das schmilzt, um den Kontakt mit dem Feststoff durch thermische Energie des Abgases zu verbessern.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abgasreinigungsvorrichtung für das Einfangen und Verbrennen von Feststoff, die umfasst Elektroden und eine isolierende Wabenstruktur. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden ein elektrisches Feld in der Wabenstruktur hervorrufen, und dass die Wabenstruktur Mangandioxid (MnO₂) trägt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Verbrennen von Feststoff, eingefangen in der Wabenstruktur, beschleunigt. Dies ist anscheinend so, weil eine elektrische Entladung, erzeugt durch das elektrische Feld in der Wabenstruktur, ein Ozon erzeugt, und das Ozon über dem MnO₂ zersetzt wird, um ein Sauerstoffradikal zu erzeugen. Das Sauerstoffradikal besitzt eine hohe oxidierende Fähigkeit, um das Verbrennen des Feststoffes zu beschleunigen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abgasreinigungsvorrichtung für das Einfangen und Verbrennen von Feststoff, die umfasst Elektroden und eine isolierende Wabenstruktur. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden ein elektrisches Feld in der Wabenstruktur hervorrufen, und dass die Wabenstruktur trägt ein Material mit einer hohen dielektrischen Konstante, z.B. Ferroelektrika wie Bariumtitanat und Strontiumtitanat.
Der Begriff "ein Material mit einer hohen dielektrischen Konstante" heißt ein Material mit mindestens zehnmal höherer statischer (d.h. bei einer konstanten Spannung) spezifischer Dielektrizitätskonstante bei der Arbeitstemperatur der Vorrichtung (z.B. bei der Temperatur von 250°C), als die des Materials, aus dem die Wabenstruktur hergestellt ist. Der Cordierit, der gewöhnlich verwendet wird zum Herstellen der isolierenden Wabenstruktur, besitzt eine spezifische dielektrische Konstante von weniger als 10, insbesondere 4 bis 6. Das Material mit einer hohen dielektrischen Konstante kann ein Material sein mit einer statischen spezifischen dielektrischen Konstante bei der oberen Temperatur von mehr als 100, insbesondere mehr als 500, weiter bevorzugt mehr als 1000.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Einfangen des Feststoffes bei der Wabenstruktur beschleunigt. Dies ist anscheinend so, weil das Material mit der hohen Dielektrizitätskonstanten, getragen durch die Wabenstruktur, ermöglicht, dass die Wabenstruktur eine größere elektrische Ladung besitzt, und somit das Einfangen des Feststoffs in der Wabenstruktur verbessert wird.
In den obigen Aspekten trägt die Wabenstruktur einen Feststoff-Oxidationskatalysator für das Verbrennen des Feststoffes, abgeschieden in der Wabenstruktur. Der Katalysator beinhaltet eines, gewählt aus der Gruppe, bestehend aus CeO₂, Fe/CeO₂, Pt/CeO₂ und Pt/Al₂O₃ und eine Kombination davon.
Die obigen Kennzeichen der Abgasreinigungsvorrichtungen der vorliegenden Erfindung können wahlweise kombiniert werden. Zum Beispiel umfasst eine der vorliegenden Vorrichtungen eine Wabenstruktur, die trägt mindestens ein Metall, gewählt aus der Gruppe, bestehend aus Alkalimetall und Erdalkalimetall; das Mangandioxid; das Material mit einer hohen Dielektrizitätskonstanten; und/oder den Feststoff-Oxidationskatalysator.
Im Falle, dass die vorliegende Vorrichtung verwendet wird, um eine elektrische Entladung zu erzeugen, ist es möglich, den Feststoff in der Wabenstruktur einzufangen, und ferner stark oxidierende chemische Spezies zu erzeugen, z.B. aktiven Sauerstoff, Ozon, NOx, Sauerstoffradikal, NOx-Radikal, so dass das Verbrennen des eingefangenen Feststoffes beschleunigt wird.
Es ist ferner möglich, ein Plasma zu erzeugen durch die Verwendung einer hohen Spannung, um das Einfangen und Verbrennen des Feststoffes zu fördern.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann beim Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1a und 1b sind jeweils eine perspektivische Ansicht und eine Querschnittansicht der Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2a und 2b sind jeweils eine perspektivische Ansicht und eine Querschnittansicht der Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3a und 3b sind jeweils eine perspektivische Ansicht und eine Querschnittansicht der Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4a bis 4c sind Schnittansichten der Abgasreinigungsvorrichtung, verwendet in den Beispielen.
5 ist eine perspektivische Ansicht der Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6a und 6b sind Draufsichten des stromaufwärtsseitigen Endes der Vorrichtung, gezeigt in 5.
7 ist eine perspektivische Ansicht der Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8a bis 8d sind Draufsichten des stromaufwärtsseitigen Endes der Vorrichtung, gezeigt in 7.
9a und 9b sind vergrößerte Draufsichten eines Zellkanals der Vorrichtung, gezeigt in 7.
10a und 10b sind perspektivische Ansichten der Abgasreinigungsvorrichtungen, verwendet in den Beispielen.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wird beschrieben hinsichtlich von Ausführungsformen und Zeichnungen, die nicht als den Umfang der vorliegenden Erfindung, gezeigt in den Ansprüchen, aufgefasst werden sollen.
[Vorrichtung 1]
Die erste Ausführungsform der vorliegenden Abgasreinigungsvorrichtung wird nachstehend beschrieben. 1a zeigt eine perspektivische Ansicht und 1b zeigt eine seitliche Schnittansicht der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In 1a und 1b zeigt 10 an eine isolierende Wabenstruktur vom Typ des gradlinigen Flusses mit einer Anzahl von Zellkanälen, 14 bezeichnet eine zentrale Elektrode, 16 bezeichnet eine äußere Elektrode, 18 bezeichnet Nadelelektroden auf der zentralen Elektrode 14, und 110 bezeichnet eine Energieversorgung. Die isolierende Wabenstruktur 10 ist angeordnet zwischen der zentralen 14 und der äußeren 16 Elektrode, so dass diese Elektroden elektrisch isoliert sind. Ein Abgas, das einen Feststoff enthält, fließt von der linken Seite zur rechten Seite der 1a und 1b, wie bezeichnet durch einen Pfeil 100, und durchläuft die Zellkanäle der Wabenstruktur 10, umgeben von der äußeren Elektrode 16.
In der Verwendung der Abgasreinigungsvorrichtung, gezeigt in 1a und 1b, legt die elektrische Energieversorgung 110 eine Spannung an zwischen der zentralen Elektrode 14 und der äußeren Elektrode 16, um ein radiales elektrisches Feld 121 in der Wabenstruktur 10 zu erzeugen. Das heißt, ein elektrisches Feld 121 in der Längsrichtung der Zellkanäle der Wabenstruktur wird erzeugt in der Wabenstruktur 10. Das elektrische Feld 121 zwingt den Feststoff im Abgas dazu, an den Seitenwänden der Zellkanäle der Wabenstruktur 10 abgeschieden zu werden, und fördert somit das Einfangen des Feststoffes.
Die Komponenten der in 1a und 1b gezeigten Abgasreinigungsvorrichtung werden nachstehend ausführlich beschrieben.
Die isolierende Wabenstruktur 10 kann hergestellt werden aus einem keramischen Material, z.B. Cordierit. Die Wabenstruktur kann sein vom Typ des geradlinigen Flusses (d.h. eine Wabenstruktur, deren Zellkanäle im Wesentlichen nicht verstopft sind) oder vom Typ des Wandungsflusses (d.h. eine Wabenstruktur, deren Zellkanäle abwechselnd verstopft sind, ein sogenannter "Dieselpartikelfilter"). Gemäß dieser Ausführungsform ist die Wabenstruktur vom Typ des geradlinigen Flusses bevorzugt für den Gasdurchflusswiderstand, und kann ein ausreichendes Feststoff-Einfangen erreichen. Ferner ist die Wabenstruktur vom Typ des Wandungsflusses bevorzugt für das Erzeugen eines Feststoffweges, und danach Verbrennen des eingefangenen Feststoffes durch den elektrischen Strom hindurch. Die isolierende Wabenstruktur kann in ausreichender Weise isolierender sein als der Feststoff, um zu gewährleisten, dass ein elektrischer Strom eher durch den abgeschiedenen Feststoff als durch die Wabenstruktur hindurchgeht und den Feststoff verbrennt.
Die zentrale Elektrode 14 ist hergestellt aus einem Material, das es ermöglicht, eine Spannung zwischen die zentrale Elektrode 14 und die äußere Elektrode 16 anzulegen. Das Material kann ein elektrisch leitfähiges Material sein, ein elektrisch halbleitendes Material usw., und insbesondere ein Metall wie Cu, W, Edelstahl, Fe, Pt und Al, wobei der Edelstahl insbesondere bevorzugt ist infolge von dessen Beständigkeit und geringen Kosten. Die zentrale Elektrode 14 kann gewöhnlich ein Metalldraht sein, kann aber auch ein hohler Stab sein.
Die äußere Elektrode 16 ist hergestellt aus einem Material, das es ermöglicht, eine Spannung zwischen die zentrale Elektrode 14 und die äußere Elektrode 16 anzulegen. Das Material kann ein elektrisch leitfähiges Material sein, ein elektrisch halbleitendes Material usw., und insbesondere ein Metall wie Cu, W, Edelstahl, Fe, Pt und Al, wobei Edelstahl insbesondere bevorzugt ist infolge von dessen Beständigkeit und geringen Kosten. Die äußere Elektrode 16 kann hergestellt werden durch Umgeben eines Netzes oder einer Folie aus diesen Materialien um die Wabenstruktur 10, oder durch Anwenden einer leitfähigen Paste an der Umfangsoberfläche der Wabenstruktur 10.
Die elektrische Energieversorgung 110 kann eine sein, die einen Puls oder einen konstanten Gleichstrom (DC) zuführt, oder eine Wechselspannung (AC). Eine Spannung, angelegt zwischen der zentralen Elektrode 14 und der äußeren Elektrode 16 kann gewöhnlich höher als 1 kV sein, insbesondere mehr als 10 kV. Die Pulsperiode der angelegten Spannung ist vorzugsweise weniger als 1 ms (Millisekunde), weiter bevorzugt weniger als 1 μs (Mikrosekunde). Die zentrale Elektrode 14 kann eine Kathode oder eine Anode sein. Vorzugsweise ist die zentrale Elektrode 14 eine Anode, und die äußere Elektrode 16 ist die Kathode. Die äußere Elektrode 16 kann elektrisch verbunden sein mit der elektrischen Energieversorgung 110, um in einer entgegengesetzten Spannung zu der der zentralen Elektrode 14 angelegt zu werden, auch wenn die äußere Elektrode 16 in 1a und 1b geerdet ist.
Stromaufwärts der Wabenstruktur 10 besitzt die Abgasreinigungsvorrichtung, gezeigt in den 1a und 1b, Nadelelektroden 18 für eine elektrische Entladung. Werden die Nadelelektroden durch die Energieversorgung 110 versorgt, fördern sie eine elektrische Entladung daraus und danach eine elektrische Ladung des Feststoffes. Dies verbessert weiter das Einfangen des Feststoffes in der Wabenstruktur 10. Die Nadelelektroden 18 werden hergestellt aus einem Material, das es ermöglicht, in stabiler Weise eine elektrische Entladung zwischen den Nadelelektroden 18 und der äußeren Elektrode 16 zu erzeugen. Das Material kann ein elektrisch leitfähiges Material sein, ein elektrisch halbleitendes Material usw., insbesondere ein Metall wie Cu, W, Edelstahl, Fe, Pt und Al, wobei Edelstahl insbesondere bevorzugt ist infolge von dessen Beständigkeit und geringen Kosten. Die Nadelelektroden 18 sind zur äußeren Elektrode 16 gerichtet. Wenn die Anzahl der Nadelelektroden 18 zu gering ist, ist es schwierig, eine gleichförmige elektrische Entladung zwischen den Nadelelektroden 18 und der äußeren Elektrode 16 beizubehalten. Daher ist eine beträchtliche Anzahl von Nadelelektroden notwendig. Die optimale Anzahl von Nadelelektroden kann so bestimmt werden, dass der Feststoff im Abgasfluss vorzugsweise elektrisiert (aufgeladen) wird. Die elektrische Energieversorgung 100 wendet eine Spannung an zwischen den Nadelelektroden 18 und der äußeren Elektrode 16, um dazwischen eine elektrische Entladung hervorzurufen.
Die elektrische Energieversorgung 110 kann eine Gleichspannung, eine Wechselspannung, eine Spannung mit einer periodischen Wellenform usw. zwischen den Elektroden anlegen. Vorzugsweise wird eine pulsförmige Gleichspannung angelegt, weil sie eine stabile Corona-elektrische Entladung erzeugen kann. Die angelegte Spannung, Pulsbreite und Pulsperiode der pulsförmigen Gleichspannung kann wahlweise bestimmt werden, solange sie eine Corona-elektrische Entladung erzeugt. Vorzugsweise sind die angelegte Spannung und die Pulsperiode jeweils eine hohe Spannung und eine kurze Periode, um eine Corona-elektrische Entladung zu erzeugen, auch wenn jene Parameter durch die Gestalt der Vorrichtung, ein wirtschaftliches Interesse usw. eingeschränkt werden können.
Die isolierende Wabenstruktur 10 kann ein Material tragen, das wirksam ist für das Einfangen und/oder Verbrennen des Feststoffes. Das Material enthält mindestens ein Metall, gewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkalimetall und Erdalkalimetall; Mangandioxid (MnO₂); das Material mit einer hohen Dielektrizitätskonstanten; und/oder den Feststoff-Oxidationskatalysator wie Pt, CeO₂, Fe/CeO₂, Pt/CeO₂ und Pt/Al₂O₃ und Kombinationen daraus.
Die Wabenstruktur, die eines oder mehr dieser Materialien trägt, kann erhalten werden durch einen Prozess wie beispielsweise einen Waschbeschichtungsprozess. Jede Menge der Materialien kann auf der Wabenstruktur getragen werden. Wenn der Waschbeschichtungsprozess verwendet wird, damit der Metalloxidkatalysator durch die Wabenstruktur getragen wird, wird die Wabenstruktur vorzugsweise gebrannt. Die Brennbedingungen sind dem Fachmann bekannt und schließen vorzugsweise ein eine Brenntemperatur von 450 bis 500°C. Im Falle des Feststoff-Oxidationskatalysators verbessert das Brennen der Wabenstruktur, die den Katalysator trägt, eine Wirkung des Verbrennens des Feststoffes.
[Vorrichtung 2]
Die zweite Ausführungsform der vorliegenden Abgasreinigungsvorrichtung wird nachstehend beschrieben. 2a zeigt eine perspektivische Ansicht und 2b zeigt eine seitliche Schnittansicht der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In 2a und 2b bezeichnet 20 eine isolierende Wabenstruktur vom Typ des geradlinigen Flusses mit einer Anzahl von Zellkanälen, 24 bezeichnet eine Netzelektrode stromaufwärts, 26 bezeichnet eine äußere Elektrode, 27 bezeichnet eine Netzelektrode stromabwärts und 110 bezeichnet eine elektrische Energieversorgung. Die äußere Elektrode 26 ist elektrisch verbunden mit der Netzelektrode 27 stromabwärts. Die Netzelektrode 24 stromaufwärts ist elektrisch isoliert mit der äußeren Elektrode 26 und der Netzelektrode 27 stromabwärts durch die isolierende Wabenstruktur 20, die dazwischen angeordnet ist. Ein Abgas, das einen Feststoff enthält, fließt von der linken Seite zur rechten Seite der 2a und 2b, wie durch einen Pfeil 100 gezeigt, und läuft durch die Zellkanäle der Wabenstruktur 20, umgeben von der äußeren Elektrode 26.
In der Verwendung der Abgasreinigungsvorrichtung, gezeigt in 2a und 2b, legt die elektrische Energieversorgung 110 eine Spannung an zwischen der Netzelektrode 24 stromaufwärts und dem Satz der äußeren Elektrode 26 und der Netzelektrode 27 stromabwärts, um ein elektrisches Feld 12 in der Wabenstruktur 20 dazwischen zu erzeugen. Wie in 2b gezeigt, geht das elektrische Feld 122 aus von der Netzelektrode 24 stromaufwärts zur äußeren Elektrode 26 und der Netzelektrode 27 stromabwärts. Das elektrische Feld 122 zwingt den Feststoff im Abgas dazu, an den Seitenwänden der Zellkanäle der Wabenstruktur 20 abgeschieden zu werden, so dass das Einfangen von Feststoff gefördert wird. Eine elektrische Entladung kann erzeugt werden zwischen der Netzelektrode 24 stromaufwärts und dem Satz der äußeren Elektrode 26 und der Netzelektrode 27 stromabwärts, um den Feststoff so zu elektrisieren, dass der Effekt des Einfangens von Feststoff in der Wabenstruktur 20 verbessert wird.
Die Bestandteile der Abgasreinigungsvorrichtung, gezeigt in 2a und 2b, werden nachstehend ausführlich beschrieben.
Die Netzelektrode 24 stromaufwärts, die äußere Elektrode 26 und die Netzelektrode 27 stromabwärts können hergestellt sein aus den Materialien, wie obenstehend beschrieben, z.B. für die zentrale Elektrode 14 der 1a und 1b. Das heißt, die äußere Elektrode 26 kann hergestellt werden durch Umgeben eines Netzes oder einer Folie dieser Materialien um den Umfang der Wabenstruktur 20, oder durch Anwenden einer leitfähigen Paste auf der äußeren Umfangsoberfläche der Wabenstruktur 20. Die isolierende Wabenstruktur 20, die elektrische Energieversorgung 110, Materialien, getragen auf der Wabenstruktur 20 sind ähnlich denen, beschrieben für die Vorrichtung von 1a und 1b.
[Vorrichtung 3]
Die dritte Ausführungsform der vorliegenden Abgasreinigungsvorrichtung wird nachstehend beschrieben. 3a zeigt eine perspektivische Ansicht und 3b zeigt eine seitliche Schnittansicht der dritten Ausführungsform der vorliegenden Vorrichtung.
In 3a und 3b bezeichnet 30 eine isolierende Wabenstruktur vom Typ des Wandungsflusses mit einer Anzahl von Zellkanälen, 31 bezeichnet ein perforiertes Loch bei der radial inneren Fläche der Wabenstruktur 30, 34 bezeichnet eine zentrale Elektrode, 36 bezeichnet eine äußere Elektrode, 38 bezeichnet Nadelelektroden auf der zentralen Elektrode 34, und 111 bezeichnet eine Gleichspannungsversorgung. Die zentrale Elektrode 34 ist elektrisch isoliert mit der äußeren Elektrode 36 durch die isolierende Wabenstruktur 30 dazwischen. Ein Abgas, das einen Feststoff enthält, fließt von der linken Seite zur rechten Seite der 3a und 3b, wie durch einen Pfeil 100 gezeigt, und durchläuft die Zellkanäle und das perforierte Loch 31 der Wabenstruktur 30, umgeben von der äußeren Elektrode 36.
In der Verwendung der Abgasreinigungsvorrichtung, gezeigt in 3a und 3b, wendet die elektrische Energieversorgung 111 eine Spannung zwischen der zentralen Elektrode 34 und der äußeren Elektrode 36 an, um ein elektrisches Feld 123 in den Zellkanälen und dem perforierten Loch 31 der Wabenstruktur 30 und stromaufwärts davon zu erzeugen. Das elektrische Feld 123 stromaufwärts der Wabenstruktur 30 zwingt den Feststoff im Abgas dazu, durch die Zellkanäle eher an der radial äußeren Seite der Wabenstruktur 30 zu gehen, als das perforierte Loch 31. Die Wabenstruktur 30 fängt den Feststoff mit Hilfe eines elektrischen Feldes 123 ein. Es ist möglich, den Feststoff in ausreichender Weise mit einem geringeren Gasdurchflusswiderstand gemäß diesem Mechanismus einzufangen, weil das Abgas, das hauptsächlich den Feststoff enthält, durch die Zellkanäle hindurchgeht, während das Abgas, das weniger Feststoff enthält, durch das perforierte Loch 31 bei der radial inneren Fläche der Wabenstruktur 30 hindurchgeht.
Die Bestandteile der Abgasreinigungsvorrichtung, gezeigt in 3a und 3b, werden nachstehend ausführlich beschrieben.
Die isolierende Wabenstruktur 30 kann hergestellt sein aus dem gleichen Material, das für die Vorrichtung der 1a und 1b beschrieben wurde. Die Wabenstruktur 30 kann sein vom Typ des geradlinigen Flusses oder vom Typ des Wandungsflusses. Infolge des perforierten Lochs 31 ist der Typ des Wandungsflusses akzeptabel, trotz seines größeren Gasdurchflusswiderstandes und bevorzugt für den einzufangenden Feststoff. Das perforierte Loch 31 kann jeden geeigneten Durchmesser besitzen, z.B. kann das Verhältnis des Durchmessers der Wabenstruktur 30 zu der des perforierten Lochs 31 10:1 bis 2:1 betragen. Die Gleichspannungsversorgung 111 kann jede geeignete elektrische Energieversorgung sein, die bereitstellt eine Spannung, eine Pulsperiode usw., geeignet für das Zwingen des Feststoffs an das radial Äußere, um die Zellkanäle zu durchlaufen. Die zentrale Elektrode 34 und die äußere Elektrode 36 können hergestellt werden, wie obenstehend für die von 1a und 1b beschrieben. Die Materialien, die auf der Wabenstruktur 30 getragen werden, sind ähnlich denen, die für die Vorrichtung von 1a und 1b beschrieben wurden.
[Vorrichtung 4]
Die vierte Ausführungsform der vorliegenden Abgasreinigungsvorrichtung wird nachstehend beschrieben. 5 bis 6b sind eine perspektivische Ansicht und eine Draufsicht des stromaufwärtsseitigen Endes der Vorrichtung.
In 5 bis 6b bezeichnet 50 eine isolierende Wabenstruktur vom Typ des geradlinigen Flusses mit einer Anzahl von Zellkanälen, 54 bis 58 bezeichnen Netzplattenelektroden, 110 bezeichnet eine elektrische Energieversorgung, und 125 und 126 bezeichnen Pfeile, die die Richtungen der elektrischen Felder in der Wabenstruktur 50 zeigen. Unter den Plattenelektroden 54 bis 58 sind die Plattenelektroden 55 und 57 verbunden mit der elektrischen Energieversorgung 110, und die Plattenelektroden 54, 56 und 58 sind geerdet. Jede der Plattenelektroden 54 bis 58 ist elektrisch isoliert mit benachbarten durch die isolierende Wabenstruktur 50 dazwischen. Ein Abgas, das Feststoff enthält, durchläuft die Zellkanäle der isolierenden Wabenstruktur 50, die sich wie in Sandwich zwischen den Plattenelektroden 54 bis 58 befindet, wie in einem Pfeil 100 gezeigt.
Die in 5 bis 6b gezeigte Vorrichtung umfasst vier Sätze der Wabenstruktur und der Plattenelektroden auf deren gegenüberliegenden äußeren Oberflächen. Allerdings, im Falle, dass die Vorrichtung nur einen Satz der Wabenstruktur und der Plattenelektroden auf deren gegenüberliegenden äußeren Oberflächen umfasst, kann die Vorrichtung bestehen aus der Plattenelektrode 55, verbunden mit der elektrischen Energieversorgung 110, der geerdeten Plattenelektrode 54, und der isolierenden Wabenstruktur 50 dazwischen.
In der Verwendung der Abgasreinigungsvorrichtung, gezeigt in 5 bis 6b, legt die elektrische Energieversorgung 110 eine Spannung zwischen den Plattenelektroden 54, 56 und 58 und den angrenzenden Elektroden 55 und 57 an, um ein elektrisches Feld 125 oder 126 in der Wabenstruktur 50 zu erzeugen. Beispielsweise werden die Plattenelektroden 55 und 57 verwendet als Anoden, während die Plattenelektroden 54, 56 und 58 verwendet werden als Kathoden, um ein elektrisches Feld in einer Richtung, angezeigt durch den Pfeil 125 von 6a, zu erzeugen. Wenn die Anoden und Kathoden vertauscht werden, wird ein elektrisches Feld in einer Richtung, angegeben durch den Pfeil 126 von 6b, in der Wabenstruktur 50 erzeugt. In jedem Fall kreuzt das elektrische Feld die Zellkanäle der Wabenstruktur 50, durch die ein Abgas fließt. Das elektrische Feld 125 oder 126 zwingt den Feststoff im Abgas dazu, an der Seitenwand der Zellkanäle der Wabenstruktur 50 abgeschieden zu werden durch die Coulomb-Kraft, um ein Einfangen des Feststoffes zu verbessern.
Die Bestandteile der Abgasreinigungsvorrichtung, gezeigt in 5 bis 6b, werden nachstehend ausführlich beschrieben.
Die Plattenelektroden 54 bis 58 können hergestellt sein aus den Materialien, die oben für die zentrale Elek trode 14 und die äußere Elektrode 16 der 1a und 1b beschrieben wurden. Obwohl die Plattenelektroden 54 bis 58 der Vorrichtung, gezeigt in 5 bis 6b, Netzelektroden sind, können die Plattenelektroden Folien oder eine feste Platte dieser Materialien sein, und können hergestellt werden durch Anwenden einer leitfähigen Paste auf der Oberfläche der Wabenstruktur 50. Die isolierende Wabenstruktur 50, die elektrische Energieversorgung 110, die Materialien, getragen auf der Wabenstruktur 50 sind ähnlich denen, die für die Vorrichtung der 1a und 1b beschrieben wurden.
[Vorrichtung 5]
Die fünfte Ausführungsform der vorliegenden Abgasreinigungsvorrichtung wird nachstehend beschrieben. 7 zeigt eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung, 8a bis 8d zeigen frontale Draufsichten der Vorrichtung und 9a und 9b zeigen vergrößerte Draufsichten eines Zellkanals der Wabenstruktur der Vorrichtung.
In 7 bis 8d bezeichnet 70 eine isolierende Wabenstruktur vom Typ des gradlinigen Flusses mit einer Anzahl von Zellkanälen, 74 bis 77 bezeichnen Netzplattenelektroden und 111 und 112 bezeichnen elektrische Energieversorgungen. Die Plattenelektroden 74 bis 77 sind jeweils durch die isolierende Wabenstruktur 70 dazwischen isoliert. Unter den Plattenelektroden 74 bis 77 sind die Plattenelektroden 74 und 76 jeweils verbunden mit der elektrischen Energieversorgung 111 und 112, und die anderen Plattenelektroden 75 und 77 sind geerdet. Ein Abgas, das Feststoff enthält, durchläuft die Zellkanäle der isolierenden Wabenstrukturen 70, umgeben von den Plattenelektroden 74 bis 77, wie gezeigt im Pfeil 100. In 9a und 9b bezeichnet 98 eine Seitenwand der Zellkanäle der Wabenstruktur 70, und 99 bezeichnet den Feststoff, der an der Seitenwand abgeschieden wurde.
In der Verwendung der Abgasreinigungsreinigungsvorrichtung, gezeigt in 7 bis 9b, wendet die elektrische Energieversorgung 111 eine Spannung zwischen den entgegengesetzten Plattenelektroden 74 und 75 an, um dazwischen ein elektrisches Feld zu erzeugen, und die elektrische Energieversorgung 112 wendet eine Spannung zwischen den entgegengesetzten Plattenelektroden 76 und 77 an, um dazwischen ein elektrisches Feld zu erzeugen. Beispielsweise wird die Plattenelektrode 74 verwendet als eine Anode, während die Plattenelektrode 75 verwendet wird als eine Kathode, um ein elektrisches Feld in einer Richtung, angegeben durch den Pfeil 281, in der Wabenstruktur 70 von 8a zu erzeugen. Des Weiteren wird die Plattenelektrode 76 verwendet als eine Anode, während die Plattenelektrode 77 verwendet wird als eine Kathode, um ein elektrisches Feld in einer Richtung, angegeben durch den Pfeil 283, in der Wabenstruktur 70 von 8c zu erzeugen. Wenn die Anode und die Kathode vertauscht werden in diesen Fällen, geht das elektrische Feld in eine Richtung, angezeigt durch den Pfeil 282 und 284 von 8b und 8d. In allen Fällen kreuzt das elektrische Feld die Zellkanäle der Wabenstruktur 70, durch die ein Abgas fließt. Durch die Coulomb-Kraft zwingt das elektrische Feld den Feststoff im Abgas dazu, an der Seitenwand der Zellkanäle der Wabenstruktur abgeschieden zu werden, um das Einfangen des Feststoffes zu verbessern.
Die alternativen elektrischen Felder in zwei unterschiedlichen Richtungen zeigen die folgenden Effekte. In den 9a und 9b bezeichnet 98 Seitenwände der Zellkanäle der Wabenstruktur, und 99 bezeichnet den Feststoff, der an der Seitenwand 98 abgeschieden wurde. Im Falle, dass das elektrische Feld 281 oder 282, d.h., das elektrische Feld stromabwärts oder stromaufwärts, erzeugt wird in der Wabenstruktur 70, scheidet sich der Feststoff im Abgas bevorzugt auf der unteren oder oberen Oberfläche der Seitenwand, wie in 9a gezeigt, ab. In einer solchen Periode wird der Feststoff auf den vertikalen Oberflächen der Seitenwand verbrannt durch die thermische Energie des Abgases und einen elektrischen Strom hindurch. Im Falle, dass das elektrische Feld 283 oder 284, d.h., das elektrische Feld zur Rechten oder zur Linken, in der Wabenstruktur 70 erzeugt wird, scheidet sich der Feststoff im Abgasfluss vorzugsweise auf der rechten oder linken Oberfläche der Seitenwand ab, wie in 9b gezeigt. In einer solchen Periode wird der Feststoff auf den horizontalen Oberflächen der Seitenwand verbrannt durch die thermische Energie des Abgases und einen elektrischen Strom dort hindurch.
Infolge des Austauschens der Richtungen des elektrischen Feldes in der Wabenstruktur kann der Feststoff im Abgasfluss gleichmäßig an den Seitenwänden der Zellkanäle der Wabenstruktur abgeschieden werden. Ferner, wenn der Feststoff vorzugsweise elektrostatisch entweder positiv oder negativ aufgeladen ist und sich vorzugsweise abscheidet auf entweder der oberen oder der unteren Oberfläche oder entweder an den rechten oder den linken Oberflächen der Seitenwand, ist es möglich, den Feststoff gleichmäßig an der Seitenwand abzuscheiden durch Vertauschen der Richtung des elektrischen Feldes, wie in 8a und 8b oder 8c und 8d gezeigt.
Die Bestandteile der Abgasreinigungsvorrichtung, gezeigt in 7 bis 9b, werden nachstehend ausführlich beschrieben.
Die Plattenelektroden 74 bis 77 können hergestellt werden aus den Materialien, die oben für die zentrale Elektrode 14 und die äußere Elektrode 16 von 1a und 1b beschrieben wurden. Die isolierende Wabenstruktur 70, die elektrische Energieversorgung 110, und die Materialien, getragen auf der Wabenstruktur 70, sind jenen ähnlich, die für die Vorrichtung von 1a und 1b beschrieben wurden.
Die Effekte der vorliegenden Erfindung sind mit Bezug auf die Beispiele gezeigt, die nicht dazu beabsichtigt sind, den Umfang der vorliegenden Erfindung, gezeigt in den Ansprüchen, einzuschränken.
[Beispiele 1 bis 5]
Beispiel 1
Eine Abgasreinigungsvorrichtung wurde bereitgestellt gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, gezeigt in 1a und 1b. Das heißt, um die Umfangsoberfläche einer Wabenstruktur aus Cordierit vom Typ des geradlinigen Flusses (Durchmesser: 30 mm und Länge: 50 mm, Zelldichte: 200 Zellen/Quadratinch, Porosität: 65 %, und durchschnittliche Porengröße: 25 μm), wurde ein Edelstahlnetz (Breite: 40 mm, SUS 304, 300 mesh) umgeben, um eine äußere Elektrode zu bilden. Auf der zentralen Achse der Wabenstruktur wurde eine zentrale Elektrode (Stabelektrode) mit Nadelelektroden fixiert. Die Abgasreinigungsvorrichtung, verwendet für dieses Beispiel, ist in 4a gezeigt.
Beispiel 2
Eine Abgasreinigungsvorrichtung dieses Beispiels war die gleiche wie die von Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass eine Wabenstruktur aus Cordierit vom Typ des Wandungsflusses (Zelldichte: 300 Zellen/Quadratinch, Porosität: 65 %, und durchschnittliche Porengröße: 25 μm) verwendet wurde anstelle der Wabenstruktur aus Cordierit vom Typ des geradlinigen Flusses von Beispiel 1.
Beispiel 3
Die Abgasreinigungsvorrichtung dieses Beispiels war die gleiche wie die von Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass die Wabenstruktur trägt 4,0 g von CeO₂-Pulver und Pt (2 Gew.-% basierend auf der Menge des CeO₂-Pulvers), wobei das CeO₂-Pulver aufgebracht wird durch Waschbeschichten und Brennen der Wabenstruktur für 2 Stunden bei der Temperatur von 450°C, und danach das Pt aufgebracht wurde durch Imprägnieren einer wässrigen Pt-Dinitrodiaminkomplexlösung in der Wabenstruktur, Trocknen und Brennen der erhaltenen Wabenstruktur für 2 Stunden bei der Temperatur von 450°C.
Beispiel 4
Die Abgasreinigungsvorrichtung dieses Beispiels war die gleiche wie die von Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass die Wabenstruktur trägt 4,0 g CeO₂-Pulver und Fe (2 Gew.-% basierend auf der Menge des CeO₂-Pulvers), wobei das CeO₂-Pulver aufgebracht wurde durch Waschbeschichten und Brennen der Wabenstruktur für 2 Stunden bei der Temperatur von 450°C, und danach das Fe aufgebracht wurde durch Imprägnieren einer Fe(NO₃)₃-wässrigen Lösung in der Wabenstruktur, Trocknen und Brennen der erhaltenen Wabenstruktur für 2 Stunden bei der Temperatur von 450°C.
Beispiel 5
Die Abgasreinigungsvorrichtung dieses Beispiels war die gleiche wie die von Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass die Wabenstruktur trägt 4,0 g eines Al₂O₃-Pulvers und Pt (2 Gew.-% basierend auf der Menge des Al₂O₃-Pulvers), wobei das Al₂O₃-Pulver aufgebracht wurde durch Waschbeschichten und Brennen der Wabenstruktur für 2 Stunden bei der Temperatur von 450°C, und danach das Pt aufgebracht wurde durch Imprägnieren einer wässrigen Pt- Dinitrodiaminkomplexlösung in der Wabenstruktur, Trocknen und Brennen der erhaltenen Wabenstruktur für 2 Stunden bei der Temperatur von 450°C.
Leistungsbewertung: Einfangen von Feststoff
Jede der Vorrichtungen der Beispiele 1 bis 5 wurde umgeben von einer Aluminiumoxidmatte und eingefügt in eine Quarzröhre mit einem Innendurchmesser von 37 mm. Die zentrale Elektrode wurde elektrisch verbunden mit einer elektrischen Energieversorgung, und die äußere Elektrode wurde geerdet. Zu der Abgasreinigungsvorrichtung wurde ein Teil des Abgases (100 l/min) aus einem Dieselmotor vom Direkteinspritzsystem mit einem Hubraumvolumen von 2400 cm³ gepumpt, und eine Spannung von 4 kV (eingehende elektrische Leistung von etwa 3 W) wurde angelegt. Der Inhalt der Feststoffe im Abgas wurde bestimmt stromaufwärts und stromabwärts der Vorrichtung durch die Verwendung von ELPI (Electric Low Pressure Impactor). Eine Feststoff-Reinigungsrate wurde bestimmt aus der Differenz zwischen dem Inhalt des Feststoffes stromaufwärts und stromabwärts der Vorrichtung. Je höher der Wert ist, desto überlegener ist die Leistung der Vorrichtung. In allen Fällen war der Motor im Leerlauf (700 rpm).
Leistungsbewertung: Feststoffoxidation
Nach ausreichendem Abscheiden von Feststoff in den Wabenstrukturen der Beispiele 1 bis 5 wurden die Wabenstrukturen für 24 Stunden getrocknet bei der Temperatur von 120°C in einem Trockner, und danach gewogen. Das erhaltene Gewicht ist ein Anfangsgewicht. Jede Vorrichtung wurde eingefügt in die Quarzröhre, wie oben angegeben (Atmosphäre: Luft), und die zentrale Elektrode wurde versorgt bei 15 kV für 15 Minuten. Die resultierende Wabenstruktur wurde getrocknet für 24 Stunden bei der Temperatur von 120°C, und danach gewogen. Das erhaltene Gewicht ist ein Gewicht nach Behandlung. Die Feststoffoxidationsmenge wird erhalten aus der Differenz zwischen dem Anfangsgewicht und dem Gewicht nach Behandlung. Die Feststoffoxidationsenergie wurde berechnet durch Teilen der Feststoffoxidationsmenge durch die eingehende Energie (Spannung × elektrischer Strom × Zeit) aus der elektrischen Energieversorgung. Je geringer der Wert ist, desto überlegener ist die Leistung der Feststoffoxidation. Die eingehende Energie, erforderlich für das Oxidieren von Feststoff durch bloßes Erhitzen, beträgt etwa 290 kJ/g.
Tabelle 1
Die Leistung des Einfangens von Feststoff in Tabelle 1 zeigt, dass das elektrische Feld in der Wabenstruktur das Einfangen von Feststoff verbessert, und dass die Wabenstrukturen vom Typ des geradlinigen Flusses und des Wandungs-Flusses ähnliche Resultate für das Einfangen von Feststoff erreichen, wenn sie mit elektrischer Energie versorgt werden. Die Leistung der Feststoffoxidation in Tabelle 1 zeigt, dass der elektrische Strom die erforderliche Feststoffoxidationsenergie reduziert, relativ zum bloßen Erwärmen, und dass die Feststoffoxidationskatalysatoren weiter die erforderliche Feststoffoxidationsenergie reduzieren.
[Beispiele 6 bis 9]
Beispiel 6
Eine Abgasreinigungsvorrichtung wurde bereitgestellt gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, gezeigt in 2a und 2b. Das heißt, am Ende stromaufwärts und am Ende stromabwärts einer Wabenstruktur aus Cordierit vom Typ des geradlinigen Flusses (Durchmesser: 30 mm, Länge: 50 mm, Zelldichte: 200 Zellen/Quadratinch, Porosität: 65 %, und mittlere Porengröße: 25 μm), wurden Edelstahlnetze in Kreisform (Durchmesser: 25 mm, SUS 304, 30 mesh) fixiert, um eine Netzelektrode stromaufwärts und eine Netzelektrode stromabwärts zu bilden. Des Weiteren wurde um die Umfangsoberfläche der Wabenstruktur ein Edelstahlnetz (Breite: 30 mm, SUS 304, 300 mesh) umgeben, um eine äußere Elektrode zu bilden. Die Abgasreinigungsvorrichtung, verwendet für dieses Beispiel, ist in 4b gezeigt.
Beispiel 7
Die Abgasreinigungsvorrichtung dieses Beispiels war die gleiche wie die von Beispiel 6, mit der Ausnahme, dass die Wabenstruktur trägt 4,0 g eines CeO₂-Pulvers und Pt (2 Gew.-% basierend auf der Menge des CeO₂-Pulvers), wobei das CeO₂-Pulver aufgebracht wurde durch Waschbeschichten und Brennen der Wabenstruktur für 2 Stunden bei der Temperatur von 450°C, und danach das Pt aufgebracht wurde durch Imprägnieren einer wässrigen Pt-Dinitrodiaminkomplexlösung in der Wabenstruktur, Trocknen und Brennen der erhaltenen Wabenstruktur für 2 Stunden bei der Temperatur von 450°C.
Beispiel 8
Die Abgasreinigungsvorrichtung dieses Beispiels war die gleiche wie die von Beispiel 6, mit der Ausnahme, dass die Wabenstruktur trägt 4,0 g eines CeO₂-Pulvers und Fe (2 Gew.-% basierend auf der Menge des CeO₂-Pulvers), wobei das CeO₂-Pulver aufgebracht wurde durch Waschbeschichten und Brennen der Wabenstruktur für 2 Stunden bei der Temperatur von 450°C, und danach das Fe aufgebracht wurde durch Imprägnieren einer wässrigen Fe(NO₃)₃-Lösung in der Wabenstruktur, Trocknen und Brennen der erhaltenen Wabenstruktur für 2 Stunden bei der Temperatur von 450°C.
Beispiel 9
Die Abgasreinigungsvorrichtung dieses Beispiels war die gleiche wie die von Beispiel 6, mit der Ausnahme, dass die Wabenstruktur trägt 4,0 g eines Al₂O₃-Pulvers und Pt (2 Gew.-% basierend auf der Menge des Al₂O₃-Pulvers), wobei das Al₂O₃-Pulver aufgetragen wurde durch Waschbeschichten und Brennen der Wabenstruktur für 2 Stunden bei der Temperatur von 450°C, und danach das Pt aufgebracht wurde durch Imprägnieren einer wässrigen Pt-Dinitrodiaminkomplexlösung in der Wabenstruktur, Trocknen und Brennen der erhaltenen Wabenstruktur für 2 Stunden bei der Temperatur von 450°C.
Leistungsbewertung: Einfangen von Feststoff
Jede der Vorrichtungen von Beispielen 6 bis 9 wurde umgeben von einer Aluminiumoxidmatte und eingefügt in eine Quarzröhre mit einem Innendurchmesser von 37 mm. Die Elektrode stromaufwärts wurde elektrisch verbunden mit einer elektrischen Energieversorgung, und die Netzelektrode stromabwärts und die äußere Elektrode wurden geerdet. An die Abgasreinigungsvorrichtung wurde ein Teil des Abgases (100 l/min) aus einem Dieselmotor eines Direkteinspritzsystems mit einem Hubraumvolumen von 2400 cm³ gepumpt, und eine Spannung von 4 kV (eingehende elektrische Energie von etwa 3 W) wurde angelegt. Der Inhalt des Feststoffes im Abgas wurde bestimmt stromaufwärts und stromabwärts der Vorrichtung durch die Verwendung von ELPI. Eine Feststoffreinigungsrate wurde bestimmt aus der Differenz zwischen den Feststoffgehalten stromaufwärts und stromabwärts der Vorrichtung. Je höher der Wert ist, desto besser ist die Leistung der Vorrichtung. In allen Fällen war der Motor im Leerlauf (700 rpm).
Leistungsbewertung: Feststoffoxidation
Nach genügendem Abscheiden von Feststoff in den Wabenstrukturen der Beispiele 6 bis 9 wurden die Wabenstrukturen für 24 Stunden bei der Temperatur von 120°C in einem Trockner getrocknet und danach gewogen. Das erhaltene Gewicht ist ein Anfangsgewicht. Jede Vorrichtung wurde eingefügt in die Quarzröhre, wie oben angegeben (Atmosphäre: Luft), und die Elektroden wurden versorgt bei 15 kV für 15 Minuten. Die resultierende Wabenstruktur wurde getrocknet für 24 Stunden bei der Temperatur von 120°C und danach gewogen. Das erhaltene Gewicht ist ein Gewicht nach Behandlung. Die Feststoffoxidationsmenge wird erhalten aus der Differenz zwischen dem Anfangsgewicht und dem Gewicht nach Behandlung. Die Feststoffoxidationsenergie wurde berechnet durch Teilen der Feststoffoxidationsmenge durch die eingehende Energie (Spannung × elektrischer Strom × Zeit) aus der elektrischen Energieversorgung. Je geringer der Wert ist, desto besser ist die Feststoffoxidationsleistung. Die eingehende Energie, erforderlich für das Oxidieren von Feststoff durch bloßes Erwärmen, beträgt etwa 290 kJ/g.
Tabelle 2
Die Leistung des Einfangens von Feststoff in Tabelle 2 zeigt, dass das elektrische Feld in der Wabenstruktur das Einfangen von Feststoff verbessert. Die Leistung der Oxidation von Feststoff in Tabelle 2 zeigt, dass der elektrische Strom die erforderliche Feststoffoxidationsenergie relativ zum bloßen Erwärmen reduziert, und dass die Feststoffoxidationskatalysatoren weiter die erforderliche Feststoffoxidationsenergie verringern.
Im Falle, dass die Abgasreinigungsvorrichtungen der Beispiele 6 bis 9 ohne die äußere Elektrode verwendet wurden, d.h. diese Vorrichtungen wurden versorgt allein bei der Netzelektrode stromaufwärts und der Elektrode stromabwärts, um ein elektrisches Feld parallel zur Richtung der Zellkanäle der Wabenstruktur zu erzeugen, war das Einfangen von Feststoff nicht ausreichend, z.B. etwa 25 %. Dies zeigt einen Effekt des elektrischen Feldes, das nicht-parallel zur Richtung der Zellkanäle der Wabenstruktur ist.
[Beispiele 10 bis 13]
Beispiel 10
Eine Abgasreinigungsvorrichtung wurde bereitgestellt gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, gezeigt in 3a und 3b. Das heißt, ein perforiertes Loch (Durchmesser: 9 mm, Länge: 50 mm) wurde bereitgestellt bei der zentralen Fläche einer Wabenstruktur aus Cordierit vom Typ des Wandungs-Flusses (Durchmesser: 30 mm, Länge: 50 mm, Zelldichte: 200 Zellen/Quadratinch, Porosität: 65 %, und durchschnittliche Porengröße: 25 μm). Des Weiteren wurde um die Umfangsoberfläche der Wabenstruktur ein Edelstahlnetz (Breite: 40 mm, SUS 304, 300 mesh) umgeben, um eine äußere Elektrode zu bilden. An der zentralen Achse der Wabenstruktur wurde eine zentrale Elektrode (Stabelektrode) mit Nadelelektroden fixiert. Die Abgasreinigungsvorrichtung, verwendet für dieses Beispiel, ist in 4c gezeigt.
Beispiel 11
Die Abgasreinigungsvorrichtung dieses Beispiels war die gleiche wie die von Beispiel 10, mit der Ausnahme, dass die Wabenstruktur trägt 4,0 g CeO₂-Pulver und Pt (2 Gew.-% basierend auf der Menge des CeO₂-Pulvers), wobei das CeO₂-Pulver aufgebracht wurde durch Waschbeschichten und Brennen der Wabenstruktur für 2 Stunden bei der Temperatur von 450°C, und danach das Pt aufgebracht wurde durch Imprägnieren einer wässrigen Pt-Dinitrodiaminkomplexlösung in der Wabenstruktur, Trocknen und Brennen der erhaltenen Wabenstruktur für 2 Stunden bei der Temperatur von 450°C.
Beispiel 12
Die Abgasreinigungsvorrichtung dieses Beispiels war die gleiche wie die von Beispiel 10, mit der Ausnahme, dass die Wabenstruktur trägt 4,0 g eines CeO₂-Pulvers und Fe (2 Gew.-% basierend auf der Menge des CeO₂-Pulvers), wobei das CeO₂-Pulver aufgebracht wurde durch Waschbeschichten und Brennen der Wabenstruktur für 2 Stunden bei der Temperatur von 450°C, und danach das Fe aufgebracht wurde durch Imprägnieren einer wässrigen Fe(NO₃)₃-Lösung in der Wabenstruktur, Trocknen und Brennen der erhaltenen Wabenstruktur für 2 Stunden bei der Temperatur von 450°C.
Beispiel 13
Die Abgasreinigungsvorrichtung dieses Beispiels war die gleiche wie die von Beispiel 10, mit der Ausnahme, dass die Wabenstruktur trägt 4,0 g eines Al₂O₃-Pulvers und Pt (2 Gew.-% basierend auf der Menge des Al₂O₃-Pulvers). Das Al₂O₃-Pulver wurde aufgebracht durch Waschbeschichten und Brennen der Wabenstruktur für 2 Stunden bei der Temperatur von 450°C, und danach wurde das Pt aufgebracht durch Imprägnieren einer wässrigen Pt-Dinitrodiaminkomplexlösung in der Wabenstruktur, Trocknen und Brennen der erhaltenen Wabenstruktur für 2 Stunden bei der Temperatur von 450°C.
Leistungsbewertung: Feststoff-Einfangen
Jede der Vorrichtungen der Beispiele 10 bis 13 wurde umgeben von einer Aluminiumoxidmatte und eingefügt in eine Quarzröhre mit einem Innendurchmesser von 37 mm. Die zentrale Elektrode wurde elektrisch verbunden mit einer elektrischen Energieversorgung, und die äußere Elektrode wurde geerdet. Zu der Abgasreinigungsvorrichtung wurde ein Teil des Abgases (100 l/min) aus einem Dieselmotor vom Direkteinspritzsystem mit einem Hubraumvolumen von 2400 cm³ gepumpt, und eine Spannung von 4 kV (eingehende elektrische Energie von etwa 3 W) wurde angelegt. Der Inhalt des Feststoffes im Abgas wurde bestimmt stromaufwärts und stromabwärts der Vorrichtung durch die Verwendung von ELPI. Eine Feststoffreinigungsrate wurde bestimmt aus der Differenz zwischen dem Gehalt von Feststoff stromaufwärts und stromabwärts der Vorrichtung. Je höher der Wert ist, desto besser ist die Leistung der Vorrichtung. In allen Fällen war der Motor im Leerlauf (700 rpm).
Leistungsbewertung: Feststoffoxidation
Nach genügendem Abscheiden von Feststoff in der Wabenstruktur der Beispiele 10 bis 13 wurden die Wabenstrukturen getrocknet für 24 Stunden bei der Temperatur von 120°C in einem Trockner, und danach gewogen. Das erhaltene Gewicht ist ein Anfangsgewicht. Jede Vorrichtung wurde eingefügt in die Quarzröhre, wie oben angegeben (Atmosphäre: Luft), und die Elektroden wurden angetrieben bei 15 kV für 15 Minuten. Die resultierende Wabenstruktur wurde getrocknet für 24 Stunden bei der Temperatur von 120°C, und danach gewogen. Das erhaltene Gewicht ist ein Gewicht nach Behandlung. Die Feststoffoxidationsmenge wird erhalten aus der Differenz zwischen dem Anfangsgewicht und dem Gewicht nach Behandlung. Die Feststoffoxidationsenergie wurde berechnet durch Teilen der Feststoffoxidationsmenge durch die eingehende Energie (Spannung × elektrischer Strom × Zeit) aus der elektrischen Energieversorgung. Je geringer der Wert ist, desto besser ist die Feststoffoxidationsleistung. Die eingehende Energie, erforderlich für das Oxidieren von Feststoff durch bloßes Erwärmen, beträgt etwa 290 kJ/g.
Tabelle 3
Die Leistung des Einfangens von Feststoff in Tabelle 3 zeigt, dass das elektrische Feld in der Wabenstruktur das Einfangen von Feststoff verbessert. Die Leistung der Feststoffoxidation in Tabelle 3 zeigt, dass der elektrische Strom die erforderliche Feststoffoxidationsenergie relativ zum Erwärmen reduziert, und dass die Feststoffoxidationskatalysatoren weiter die erforderliche Feststoffoxidationsenergie reduzieren.
[Beispiele 14 bis 19]
Beispiel 14
Eine Abgasreinigungsvorrichtung wurde bereitgestellt gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, gezeigt in 5. Das heißt, Wabenstrukturen aus Cordierit vom Typ des geradlinigen Flusses in der Form eines rechtwinkligen Parallelepipeds (Zelldichte: 200 Zellen/Quadratinch, Porosität: 65 %, mittlere Porengröße: 25 μm, Höhe: 15 Zellen, Breite: 5 Zellen, und Länge: 50 mm) sind in Sandwich-Form angeordnet mit Edelstahl-Netzelektroden (SUS 304, Höhe 24 mm, Länge 45 mm, und 300 oder 30 mesh). Die für dieses Beispiel verwendete Abgasreinigungsvorrichtung ist in 10a gezeigt.
Im Experiment geht das Abgas durch die Vorrichtung hindurch in einer Richtung, angegeben durch einen Pfeil in 10a. Die Netzelektroden sind abwechselnd verbunden mit einer elektrischen Energieversorgung und mit der Erde. Die Elektroden, verbunden mit der elektrischen Energieversorgung, sind Anoden, und die geerdeten Elektroden sind Kathoden.
Beispiel 15
Die Abgasreinigungsvorrichtung dieses Beispiels war die gleiche wie die von Beispiel 14, mit der Ausnahme, dass die Wabenstruktur trägt 1,5 g CeO₂-Pulver und Fe (2 Gew.-% basierend auf der Menge des CeO₂-Pulvers), wobei das CeO₂-Pulver aufgebracht wurde durch Waschbeschichten und Brennen der Wabenstruktur für 2 Stunden bei der Temperatur von 450°C, und danach das Fe aufgebracht wurde durch Imprägnieren einer wässrigen Fe(NO₃)₃-Lösung in der Wabenstruktur, Trocknen und Brennen der erhaltenen Wabenstruktur für 2 Stunden bei der Temperatur von 450°C.
Beispiel 16
Die Abgasreinigungsvorrichtung dieses Beispiels war die gleiche wie die von Beispiel 14, mit der Ausnahme, dass die Wabenstruktur trägt 1,5 g eines Al₂O₃-Pulvers und Pt (2 Gew.-% basierend auf der Menge des Al₂O₃-Pulvers), wobei das Al₂O₃-Pulver aufgebracht wurde durch Waschbeschichten und Brennen der Wabenstruktur für 2 Stunden bei der Temperatur von 450°C, und danach das Pt aufgebracht wurde durch Imprägnieren einer wässrigen Pt-Dinitrodiaminkomplexlösung in der Wabenstruktur, Trocknen und Brennen der erhaltenen Wabenstruktur für 2 Stunden bei der Temperatur von 450°C.
Beispiel 17
Die Abgasreinigungsvorrichtung dieses Beispiels war die gleiche wie die von Beispiel 14, mit der Ausnahme, dass alle Netzelektroden besitzen eine Mesh-Größe von 300 mesh und eine Wechselstromenergieversorgung verwendet wird als eine elektrische Energieversorgung, um abwechselnd die Richtung des elektrischen Feldes in der Wabenstruktur zu verändern.
Beispiel 18
Die Abgasreinigungsvorrichtung dieses Beispiels war die gleiche wie die von Beispiel 17, mit der Ausnahme, dass die Wabenstruktur trägt Fe/CeO₂, wie in Beispiel 15 beschrieben.
Beispiel 19
Die Abgasreinigungsvorrichtung dieses Beispiels war die gleiche wie die von Beispiel 17, mit der Ausnahme, dass die Wabenstruktur trägt Pt/Al₂O₃, wie in Beispiel 16 beschrieben.
Leistungsbewertung: Einfangen von Feststoff
Jede der Vorrichtungen der Beispiele 14 bis 19 wurde umgeben von einer Aluminiumoxidmatte und eingefügt in eine Acrylröhre mit einem Profil von 34 × 48 mm. Zu der Vorrichtung wurde ein Teil des Abgases (100 l/min) aus einem Dieselmotor vom Direkteinspritzsystem mit einem Hubraumvolumen von 2400 cm³ gepumpt, und ein elektrischer Gleichstrom von 4 kV und etwa 3 W (Beispiele 14 bis 16) oder eine elektrische Wechselspannung von 4 kV und 60 Hz (Beispiele 17 bis 19) wurde angewendet.
Der Inhalt des Feststoffes im Abgas wurde bestimmt stromaufwärts und stromabwärts der Vorrichtung durch die Verwendung von ELPI. Eine Feststoffreinigungsrate wurde bestimmt aus der Differenz zwischen den Inhalten des Feststoffes stromaufwärts und stromabwärts der Vorrichtung. Je höher dieser Wert ist, desto besser ist die Leistung der Vorrichtung. In allen Fällen war der Motor im Leerlauf (700 rpm).
Leistungsbewertung: Feststoffoxidation
Nach ausreichendem Abscheiden von Feststoff in den Wabenstrukturen der Beispiele 14 bis 19 wurden die Wabenstrukturen getrocknet für 24 Stunden bei der Temperatur von 120°C in einem Trockner, und danach gewogen. Das erhaltene Gewicht ist ein Anfangsgewicht. Jede Vorrichtung wurde eingefügt in die Acrylröhre, wie oben angegeben (Atmosphäre: Luft), und versorgt bei 10 kV für 20 Minuten. Die resultierende Vorrichtung wurde getrocknet für 24 Stunden bei der Temperatur von 120°C, und danach gewogen. Das erhaltene Gewicht ist ein Gewicht nach Behandlung. Die Feststoffoxidationsmenge wird erhalten aus dem Unterschied zwischen dem Anfangsgewicht und dem Gewicht nach Behandlung. Die Feststoffoxidationsenergie wurde berechnet durch Teilen der Feststoffoxidationsmenge durch die eingehende Energie (Spannung × elektrischer Strom × Zeit) aus der elektrischen Energieversorgung. Je geringer dieser Wert ist, desto besser ist die Feststoffoxidationsleistung. Die eingehende Energie, erforderlich für das Oxidieren von Feststoff durch bloßes Erwärmen, beträgt etwa 290 kJ/g.
Tabelle 4
Die Leistungen des Einfangens von Feststoff in Tabelle 4 zeigen, dass das elektrische Feld in der Wabenstruktur das Einfangen von Feststoff verbessert. Die Leistungen der Feststoffoxidation in Tabelle 4 zeigen, dass der elektrische Strom die erforderliche Feststoffoxidationsenergie relativ zum bloßen Erwärmen reduziert, und dass die Feststoffoxidationskatalysatoren weiter die erforderliche Feststoffoxidationsenergie reduzieren.
[Beispiele 20 und 21]
Beispiel 20
Eine Abgasreinigungsvorrichtung wurde bereitgestellt gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, gezeigt in 7. Das heißt, Wabenstrukturen aus Cordierit vom Typ des geradlinigen Flusses in der Form eines rechtwinkligen Parallelepipeds (Zelldichte: 200 Zellen/Quadratinch, Porosität: 65 %, mittlere Porengröße: 25 μm, Höhe: 15 Zellen, Breite: 15 Zellen, Länge: 50 mm) werden umgeben mit vier Edelstahl-Netzelektroden (SUS 304, Höhe: 20 mm, Länge: 40 mm und 300 oder 30 mesh) auf den Oberflächen davon, die parallel zur Richtung der Zellkanäle sind. Die für dieses Beispiel verwendete Abgasreinigungsvorrichtung ist in 10b gezeigt.
Im Experiment läuft das Abgas durch die Vorrichtung hindurch in einer Richtung, angegeben durch einen Pfeil in 10b. Die beiden der Netzelektroden sind verbunden mit einer elektrischen Gleichstromenergieversorgung, und die anderen mit der Erde. Die Elektroden, verbunden mit der elektrischen Energieversorgung, sind eine Anode, und die geerdeten Elektroden sind eine Kathode.
Beispiel 21
Die Abgasreinigungsvorrichtung dieses Beispiels war die gleiche wie die von Beispiel 20, mit der Ausnahme, dass alle Netzelektroden eine Netzgröße von 300 mesh besitzen und dass eine elektrische Wechselstromenergieversorgung verwendet wurde, um abwechselnd die Richtung des elektrischen Feldes in der Wabenstruktur zu verändern.
Leistungsbewertung: Einfangen von Feststoff
Jede der Vorrichtungen der Beispiele 20 und 21 wurde umgeben von einer Aluminiumoxidmatte und eingefügt in eine Acrylröhre mit einem Profil von 34 × 48 mm. Zu der Vorrichtung wurde ein Teil des Abgases (100 l/min) aus einem Dieselmotor vom Direkteinspritzsystem mit einem Hubraumvolumen von 2400 cm³ gepumpt, und eine elektrische Gleichstromenergie von 10 kV und etwa 7,5 W (Beispiels 20) oder eine elektrische Wechselstromenergie von 10 kV und 60 Hz (Beispiel 21) wurde angelegt. Die Richtung der elektrischen Felder wurde abwechselnd verändert zwischen den x- und y-Richtungen von 10b, alle 10 Sekunden.
Der Inhalt des Feststoffes im Abgas wurde bestimmt stromaufwärts und stromabwärts der Vorrichtung durch die Verwendung von ELPI. Eine Feststoffreinigungsrate wurde bestimmt aus der Differenz zwischen dem Inhalt des Feststoffes stromaufwärts und stromabwärts der Vorrichtung. Je höher dieser Wert ist, desto besser ist die Leistung der Vorrichtung. In allen Fällen war der Motor im Leerlauf (700 rpm).
Leistungsbewertung. Feststoffoxidation
Nach ausreichendem Abscheiden von Feststoff in den Wabenstrukturen der Beispiele 20 und 21 wurden die Wabenstrukturen 24 Stunden lang bei der Temperatur von 120°C in einem Trockner getrocknet, und danach gewogen. Das erhaltene Gewicht ist ein Anfangsgewicht. Jede Vorrichtung wurde eingefügt in die Acrylröhre, wie oben angegeben (Atmosphäre: Luft), und versorgt bei 10 kV für 20 Minuten. Die resultierende Vorrichtung wurde 24 Stunden getrocknet bei der Temperatur von 120°C, und danach gewogen. Das erhaltene Gewicht ist ein Gewicht nach Behandlung. Die Feststoffoxidationsmenge wird erhalten aus dem Unterschied zwischen dem anfänglichen Gewicht und dem Gewicht nach Behandlung. Die Feststoffoxidationsenergie wurde berechnet durch Teilen der Feststoffoxidationsmenge durch die eingehende Energie (Spannung × elektrischer Strom × Zeit) aus der elektrischen Energieversorgung. Je geringer der Wert ist, desto besser ist die Feststoffoxidationsleistung. Die eingehende Energie, erforderlich für das Oxidieren von Feststoff durch bloßes Erwärmen, beträgt etwa 290 kJ/g.
Tabelle 5
Die Leistungen des Einfangens von Feststoffen in Tabelle 5 zeigen, dass das elektrische Feld in der Wabenstruktur das Einfangen von Feststoff verbessert. Die Leistungen der Feststoffoxidation in Tabelle 5 zeigen, dass der elektrische Strom die erforderliche Feststoffoxidationsenergie relativ zum Erwärmen reduziert, und dass die Feststoffoxidationskatalysatoren weiter die erforderliche Feststoffoxidationsenergie reduzieren.
[Beispiele 22 und 23]
Die Beispiele 22 und 23 zeigen, dass die Kombination der elektrischen Energie und des Alkalimetalls oder Erdalkalimetalls, getragen auf der Wabenstruktur, eine erforderliche Feststoffoxidationsenergie reduziert. Zum Vergleich wurde ein Kontrollbeispiel A hergestellt. In diesen Beispielen 22, 23 und A wurde um die Umfangsoberfläche einer Wabenstruktur aus Cordierit vom Typ des geradlinigen Flusses (Durchmesser: 30 mm, Länge: 50 mm, Zelldichte: 200 Zellen/Quadratinch, Porosität: 65 % und mittlere Porengröße: 25 μm), ein Edelstahlnetz (Breite: 40 mm, SUS 304, 300 mesh) umgeben, um eine äußere Elektrode zu bilden. Auf der zentralen Achse der Wabenstruktur wurde eine zentrale Elektrode (Stabelektrode) mit Nadelelektroden fixiert. Die Abgasreinigungsvorrichtung, verwendet für diese Beispiele, ist in 4a gezeigt.
Beispiel A
In diesem Beispiel trägt die Wabenstruktur 4,0 g Al₂O₃-Pulver und Pt (2 Gew.-% basierend auf der Menge eines Al₂O₃-Pulvers), wobei das Al₂O₃-Pulver aufgebracht wurde durch Waschbeschichten und Brennen der Wabenstruktur für 2 Stunden bei der Temperatur von 450°C, und danach wurde das Pt aufgebracht durch Imprägnieren einer wässrigen Pt-Dinitrodiaminkomplexlösung in der Wabenstruktur, Trocknen und Brennen der erhaltenen Wabenstruktur für 2 Stunden bei der Temperatur von 450°C.
Beispiel 22
Die Abgasreinigungsvorrichtung dieses Beispiels ist die gleiche wie die von Beispiel A, mit der Ausnahme, dass die Wabenstruktur weiter trägt 0,07 mol/Wabenstruktur von K, wobei das K aufgebracht wurde durch Imprägnieren einer Kaliumacetatlösung in der Wabenstruktur des Beispiels A (Pt/Al₂O₃), Trocknen und Brennen der erhaltenen Wabenstruktur für 2 Stunden bei der Temperatur von 550°C.
Beispiel 23
Die Abgasreinigungsvorrichtung dieses Beispiels ist die gleiche wie die von Beispiel A, mit der Ausnahme, dass die Wabenstruktur weiter trägt 0,07 mol/Wabenstruktur von Ba, wobei das Ba aufgebracht wurde durch Imprägnieren einer Bariumacetatlösung in der Wabenstruktur des Beispiels A (Pt/Al₂O₃), Trocknen und Brennen der erhaltenen Wabenstruktur für 2 Stunden bei der Temperatur von 550°C.
Leistungsbewertung: Einfangen von Feststoff
Jede der Vorrichtungen der Beispiele A, 22 und 23 wurde umgeben von einer Aluminiumoxidmatte und eingefügt in eine Quarzröhre mit einem Innendurchmesser von 37 mm. Die zentrale Elektrode wurde elektrisch verbunden mit einer elektrischen Energieversorgung, und die äußere Elektrode wurde geerdet. Zu der Abgasreinigungsvorrichtung wurde ein Teil des Abgases (100 l/min) aus einem Dieselmotor vom Direkteinspritzsystem mit einem Hubraumvolumen von 2400 cm³ gepumpt, und eine Spannung von 4 kV (eingehende elektrische Energie etwa 3 W) wurde angewandt. Der Inhalt des Feststoffs im Abgas wurde bestimmt stromaufwärts und stromabwärts der Vorrichtung durch die Verwendung von ELPI. Eine Feststoffreinigungsrate wurde bestimmt aus der Differenz zwischen den Inhalten des Feststoffs stromaufwärts und stromabwärts der Vorrichtung. Je höher dieser Wert ist, desto besser ist die Leistung der Vorrichtungen. In allen Fällen war der Motor im Leerlauf (700 rpm).
Leistungsbewertung: Feststoffoxidation
Nach ausreichendem Abscheiden von Feststoffen in den Wabenstrukturen der Beispiele A, 22 und 23 wurden die Wabenstrukturen 24 Stunden bei der Temperatur von 120°C in einem Trockner getrocknet und danach gewogen. Das erhaltene Gewicht ist ein anfängliches Gewicht. Jede Vorrichtung wurde eingefügt in die Quarzröhre, wie oben angegeben. Die zentrale Elektrode wurde versorgt bei 15 kV für 15 Minuten, während die Vorrichtung bei der Temperatur von 250°C in einem elektrischen Ofen erwärmt wurde, und ein Gasgemisch, das 10 % O₂, 1000 ppm NO, 15 CO₂ und 10 % H₂O enthält, wurde durch die Wabenstruktur geleitet. Die resultierende Vorrichtung wurde getrocknet für 24 Stunden bei der Temperatur von 120°C und danach gewogen. Das erhaltene Gewicht ist ein Gewicht nach Behandlung. Die Feststoffoxidationsmenge wird erhalten aus der Differenz zwischen dem Anfangsgewicht und dem Gewicht nach Behandlung. Die Feststoffoxidationsenergie wurde berechnet durch Teilen der Feststoffoxidationsmenge durch die eingehende Energie (Spannung × elektrischer Strom × Zeit) aus der elektrischen Energieversorgung. Je geringer dieser Wert ist, desto besser ist die Leistung der Feststoffoxidation. Die eingehende Energie, erforderlich für das Oxidieren von Feststoff durch Erwärmen, beträgt etwa 290 kJ/g.
Tabelle 6
Die Leistungen des Einfangens von Feststoff in Tabelle 6 zeigen, dass das elektrische Feld in der Wabenstruktur das Einfangen von Feststoff verbessert. Die Feststoffoxidationsleistungen in Tabelle 6 zeigen, dass der elektrische Strom die erforderliche Feststoffoxidationsenergie relativ zum bloßen Erwärmen reduziert, und dass das Alkalimetall oder Erdalkalimetall (besonders K und Ba), getragen auf der Wabenstruktur, weiter die erforderliche Feststoffoxidationsenergie reduziert.
[Beispiele 24 und 25]
Die Beispiele 24 und 25 zeigen, dass die Kombination eines elektrischen Stroms und des Alkalimetalls oder Erdalkalimetalls, das auf der Wabenstruktur getragen wird, beträchtlich die Feststoffoxidation verbessert. Zum Vergleich wurde ein Kontrollbeispiel A' hergestellt.
Beispiel A'
Die Abgasreinigungsvorrichtung dieses Beispiels war die gleiche wie die von Beispiel A (Pt/Al₂O₃), mit der Ausnahme, dass eine Wabenstruktur aus Cordierit vom Typ des Wandungsflusses (Durchmesser: 30 mm, Länge: 50 mm, Zelldichte: 200 Zellen/Quadratinch, Porosität: 65 % und mittlere Porengröße: 25 μm) verwendet wurde anstelle der Wabenstruktur aus Cordierit vom Typ des geradlinigen Flusses.
Beispiel 24
Die Abgasreinigungsvorrichtung dieses Beispiels war die gleiche wie die von Beispiel 22, mit der Ausnahme, dass die Wabenstruktur aus Cordierit vom Typ des Wandungsflusses (Durchmesser: 30 mm, Länge: 50 mm, Zelldichte: 200 Zellen/Quadratinch, Porosität: 65 % und mittlere Porengröße: 25 μm) verwendet wurde anstelle der Wabenstruktur aus Cordierit vom Typ des geradlinigen Flusses.
Beispiel 25
Die Abgasreinigungsvorrichtung dieses Beispiels war die gleiche wie die von Beispiel 23, mit der Ausnahme, dass eine Wabenstruktur aus Cordierit vom Typ des Wandungsflusses (Durchmesser: 30 mm, Länge: 50 mm, Zelldichte: 200 Zellen/Quadratinch, Porosität- 65 %, und mittlere Porengröße: 25 μm) verwendet wurde anstelle der Wabenstruktur aus Cordierit vom Typ des geradlinigen Flusses.
Leistungsbewertung: Feststoffoxidation
Nach ausreichendem Abscheiden von Feststoff in den Wabenstrukturen der Beispiele A', 24 und 25 wurden die Wabenstrukturen 24 Stunden bei der Temperatur von 120°C in einem Trockner getrocknet und danach gewogen. Das erhaltene Gewicht ist ein Anfangsgewicht. Die Vorrichtung wurde umgeben von einer Aluminiumoxidmatte und eingefügt in eine Quarzröhre mit einem Innendurchmesser von 37 mm. Die zentrale Elektrode wurde versorgt bei 15 kV für 15 Minuten, oder nicht, während die Vorrichtung bei der Temperatur von 250°C in einem elektrischen Ofen erwärmt wurde, und ein Gasgemisch, das 10 % O₂, 1000 ppm NO, 15 CO₂ und 10 % H₂O enthält, wurde durch die Wabenstruktur geleitet. Die resultierende Wabenstruktur wurde getrocknet für 24 Stunden bei der Temperatur von 120°C, und danach gewogen. Das erhaltene Gewicht ist ein Gewicht nach Behandlung. Die Feststoffoxidationsmenge wird erhalten aus dem Unterschied zwischen dem Anfangsgewicht und dem Gewicht nach Behandlung. Je höher der Wert ist, desto besser ist die Feststoffoxidationsleistung.
Tabelle 7
Der Anstieg der Feststoffoxidationsmenge in Tabelle 7 zeigt, dass beim Anlegen einer Spannung in Kontrollbeispiel A' unter Verwendung von Pt/Al₂O₃ die Feststoffoxidationsmenge um 0,08 g ansteigt, während in den Beispielen 24 und 25 unter Verwendung eines Alkalimetalls und eines Erdalkalimetalls (K und Ba) die Feststoffoxidationsmenge jeweils ansteigt um 0,18 g und 0,16 g (etwa 2-mal). Das heißt, die Kombination des Alkalimetalls oder Erdalkalimetalls und des elektrischen Feldes beschleunigt die Feststoffoxidation beträchtlich.
[Beispiele 26 und 27]
Die Beispiele 26 und 27 zeigen, dass das MnO₂, getragen auf der Wabenstruktur, eine erforderliche Feststoffoxidationsenergie reduziert. Zum Vergleich wurde das obige Kontrollbeispiel A (Pt/Al₂O₃) durchgeführt. Die Abgasreinigungsvorrichtungen der Beispiele 26 und 27 sind die gleichen, wie die von Kontrollbeispiel A, gezeigt in 4a, mit der Ausnahme des auf der Wabenstruktur getragenen Materials.
Beispiel 26
In diesem Beispiel trägt die Wabenstruktur 4,0 g MnO₂-Pulver, wobei das MnO₂-Pulver aufgebracht wurde durch Waschbeschichten und Brennen der Wabenstruktur für 2 Stunden bei der Temperatur von 450°C.
Beispiel 27
In diesem Beispiel trägt die Wabenstruktur 4,0 g MnO₂-Pulver und Pt (2 Gew.-% basierend auf der Menge des MnO₂-Pulvers), wobei das MnO₂-Pulver aufgebracht wurde durch Waschbeschichten und Brennen der Wabenstruktur für 2 Stunden bei der Temperatur von 450°C, und danach das Pt aufgebracht wurde durch Imprägnieren einer wässrigen Pt-Dinitrodiaminkomplexlösung in der Wabenstruktur, Trocknen und Brennen der erhaltenen Wabenstruktur für 2 Stunden bei der Temperatur von 450°C.
Leistungsbewertung: Einfangen von Feststoff und Feststoffoxidation
Die Leistungsbewertung bezüglich des Einfangens von Feststoff und der Feststoffoxidation wurde durchgeführt, wie für die Beispiele 22 und 23 beschrieben. Die eingegebene Energie, erforderlich für das Oxidieren von Feststoff durch Erwärmen, beträgt etwa 290 kJ/g.
Tabelle 8
Die Leistung des Einfangens von Feststoff in Tabelle 8 zeigt, dass das elektrische Feld in der Wabenstruktur das Einfangen von Feststoff verbessert. Die Leistung der Feststoffoxidation in Tabelle 8 zeigt, dass der elektrische Strom die erforderliche Feststoffoxidationsenergie relativ zum Erwärmen reduziert, und dass das MnO₂-Pulver, das auf der Wabenstruktur getragen wird, allein oder in Kombination mit Pt weiter die erforderliche Feststoffoxidationsenergie reduziert.
[Beispiele 28 und 29]
Die Beispiele 28 und 29 zeigen die Wirkung eines Materials mit einer hohen Dielektrizitätskonstanten bei der Leistung des Einfangens von Feststoff. Zum Vergleich wurde das obige Kontrollbeispiel A (Pt/Al₂O₃) hergestellt. Die Abgasreinigungsvorrichtungen der Beispiele 28 und 29 sind die gleichen, wie die des Kontrollbeispiels A, gezeigt in 4a, mit der Ausnahme des auf der Wabenstruktur getragenen Materials.
Beispiel 28
In diesem Beispiel trägt die Wabenstruktur 4,0 g eines 1:1-Gemisches aus Al₂O₃- und BaTiO₃-Pulvern und Pt (2 Gew.-% basierend auf der Menge des BaTiO₃-Pulvers), wobei das 1:1-Gemisch aufgebracht wurde durch Waschbeschichten und Brennen der Wabenstruktur für 2 Stunden bei der Temperatur von 450°C, und danach das Pt aufgebracht wurde durch Imprägnieren einer wässrigen Pt-Dinitrodiaminkomplexlösung in der Wabenstruktur, Trocknen und Brennen der erhaltenen Wabenstruktur für 2 Stunden bei der Temperatur von 450°C.
Beispiel 29
In diesem Beispiel trägt die Wabenstruktur 4,0 g eines 1:1-Gemisches aus Al₂O₃- und SrTiO₃-Pulvern, und Pt (2 Gew.-% basierend auf der Menge des SrTiO₃-Pulvers), wobei das 1:1-Gemisch aufgebracht wurde durch Waschbeschichten und Brennen der Wabenstruktur für 2 Stunden bei der Temperatur von 450°C, und danach das Pt aufgebracht wurde durch Imprägnieren einer wässrigen Pt-Dinitrodiaminkomplexlösung in der Wabenstruktur, Trocknen und Brennen der erhaltenen Wabenstruktur für 2 Stunden bei der Temperatur von 450°C.
Leistungsbewertung: Einfangen von Feststoff und Feststoffoxidation
Die Leistungsbewertung des Einfangens von Feststoff und die Feststoffoxidation wurden durchgeführt, wie für die Beispiele 22 und 23 beschrieben. Die eingegebene Energie, erforderlich für das Oxidieren von Feststoff durch Erwärmen beträgt etwa 290 kJ/g.
Tabelle 9
Die Leistung des Einfangens von Feststoff in Tabelle 9 zeigt, dass das elektrische Feld in der Wabenstruktur das Einfangen von Feststoff verbessert, und dass die Kombination des elektrischen Feldes und des Materials mit einer hohen Dielektrizitätskonstanten, besonders BaTiO₃ oder SrTiO₃, weiter das Einfangen von Feststoff verbessert. Die Leistung der Feststoffoxidation in Tabelle 9 zeigt, dass der elektrische Strom die erforderliche Feststoffoxidationsenergie relativ zu bloßem Erwärmen reduziert.

Claims

Abgasreinigungsvorrichtung für das Einfangen und Verbrennen von Feststoffen, die umfasst Elektroden (14, 16) und eine isolierende Wabenstruktur (10) mit einer Anzahl von Zellkanälen, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (14, 16) ein elektrisches Feld in der Wabenstruktur (10) erzeugen, wobei das elektrische Feld nicht parallel zur Richtung der Zellkanäle der Wabenstruktur (10) ist, und dass die Wabenstruktur (10) trägt einen Feststoffoxidationskatalysator, gewählt aus der Gruppe bestehend aus CeO₂, Fe/CeO₂, Pt/CeO₂, Pt/Al₂O₃, und einer Kombination hiervon.
Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Feld im Winkel von mindestens 45° zu den Zellkanälen der Wabenstruktur vorliegt.
Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wabenstruktur eine Wabenstruktur vom Typ des geraden Stroms ist.
Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden stromaufwärts der Wabenstruktur eine Entladungselektrode umfassen.
Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden umfassen eine zentrale Elektrode und eine äußere Elektrode, die die zentrale Elektrode umgibt, und dass die Wabenstruktur zwischen der zentralen Elektrode und der äußeren Elektrode angeordnet ist.
Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden umfassen eine Netzelektrode am stromaufwärtsseitigen Ende der Wabenstruktur und eine äußere Elektrode rund um die Umfangsoberfläche der Wabenstruktur.
Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden weiter umfassen eine zweite Netzelektrode am stromabwärtsseitigen Ende der Wabenstruktur, wobei die zweite Netzelektrode elektrisch mit der äußeren Elektrode verbunden ist.
Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden umfassen eine zentrale Elektrode und eine äußere Elektrode, die die zentrale Elektrode umgibt; dass die Wabenstruktur zwischen der zentralen Elektrode und der äußeren Elektrode angeordnet ist; dass die zentrale Elektrode sich über das stromaufwärtsseitige Ende der Wabenstruktur erstreckt; und dass die radial innere Fläche der Wabenstruktur einen Gasdurchflusswiderstand, der geringer als der der äußeren Fläche ist, besitzt.
Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die radial innere Fläche der Wabenstruktur ein perforiertes Loch durch die Wabenstruktur hat.
Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Durchmessers der Wabenstruktur zu dem des perforierten Lochs 10:1 bis 2:1 beträgt.
Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wabenstruktur gegenüberliegende äußere Oberflächen besitzt, und dass die Elektroden umfassen ein Paar Plattenelektroden, die jeweils auf den gegenüberliegenden äußeren Oberflächen der Wabenstruktur angeordnet sind.
Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung umfasst zwei oder mehr Sätze aus der Wabenstruktur und des Paars Plattenelektroden.
Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wabenstruktur besitzt zwei Paare gegenüberliegender äußerer Oberflächen; dass die Elektroden umfassen zwei Paare gegenüberliegender Plattenelektroden; und dass jedes Paar der gegenüberliegenden Plattenelektroden angeordnet ist auf jedem Paar der gegenüberliegenden äußeren Oberflächen der Wabenstruktur, so dass die zwei Paare der gegenüberliegenden Plattenelektroden alternativ die elektrischen Felder dazu bringen, zwei verschiedene Richtungen zu besitzen, die nicht-parallel zur Richtung der Zellkanäle der Wabenstruktur sind.
Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Wabenstruktur in einer Form eines rechtwinkligen Parallelepipeds ist, und dass die Elektroden an den vier äußeren Oberflächen dessen, die parallel zur Richtung des Zellkanals sind, angeordnet sind.
Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wabenstruktur mindestens ein Metall, gewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Alkalimetall und einem Erdalkalimetall, trägt.
Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens ein Metall Kalium oder Barium ist.
Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wabenstruktur ein Mangandioxid trägt.
Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wabenstruktur ein Material mit einer hohen Dielektrizitätskonstanten besitzt.
Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Material ein Material mit einer statischen spezifischen Dielektrizitätskonstanten von mehr als 100 bei der Temperatur von 250°C ist.
Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Material Bariumtitanat oder Strontiumtitanat ist.