KR101501262B1 - Plasma-catalytic reactor for removing hazadous gases - Google Patents

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Abstract

배출 가스에 포함된 유해 성분을 제거하기 위한 플라즈마-촉매 반응기를 제공한다. 플라즈마-촉매 반응기는 내부로 배출 가스를 통과시키며 촉매 반응을 이용하여 배출 가스에 포함된 유해 기체를 저감시키는 촉매와, 배출 가스의 진행 방향을 따라 촉매와 제1 공간을 사이에 두고 위치하는 제1 전극과, 촉매의 바깥 표면과 접하며 촉매의 둘레 방향을 따라 위치하는 제2 전극과, 제1 전극과 제2 전극 중 어느 한 전극과 연결되는 전원부를 포함한다.A plasma-catalytic reactor for removing harmful components contained in exhaust gas is provided. The plasma-catalytic reactor includes a catalyst for passing exhaust gas through the catalyst and reducing the harmful gas contained in the exhaust gas using a catalytic reaction, and a catalyst for reducing the harmful gas contained in the exhaust gas, A second electrode contacting the outer surface of the catalyst and located along the circumferential direction of the catalyst, and a power source connected to one of the first electrode and the second electrode.

Description

유해 기체 제거를 위한 플라즈마-촉매 반응기 {PLASMA-CATALYTIC REACTOR FOR REMOVING HAZADOUS GASES}PLASMA-CATALYTIC REACTOR FOR REMOVING HAZARDOUS GASES BACKGROUND OF THE INVENTION [0001]

본 발명은 플라즈마-촉매 반응기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동차, 플랜트, 및 발전소 등에서 배출되는 유해 기체를 저감하기 위한 플라즈마-촉매 반응기에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a plasma-catalytic reactor, and more particularly, to a plasma-catalytic reactor for reducing harmful gas discharged from an automobile, a plant, a power plant, and the like.

자동차, 플랜트, 및 발전소 등의 배출 가스에는 일산화탄소, 탄화수소, 질소산화물 등의 유해 기체가 포함되어 있다. 촉매 반응기는 배출 가스 유로에 설치되어 유해 기체를 무해한 이산화탄소, 물, 질소 등으로 산화·환원시켜 제거한다. 촉매 반응기로는 일산화탄소와 탄화수소 및 질소산화물을 동시에 저감시키는 삼원 촉매가 널리 사용되고 있다.Exhaust gases such as automobiles, plants, and power plants contain harmful gases such as carbon monoxide, hydrocarbons, and nitrogen oxides. The catalytic reactor is installed in the exhaust gas passage to remove the harmful gas by oxidation / reduction with harmless carbon dioxide, water, nitrogen and the like. As the catalytic reactor, three-way catalysts for reducing carbon monoxide, hydrocarbons and nitrogen oxides at the same time are widely used.

촉매 반응기에 있어서 촉매는 대략 250℃ 내지 300℃의 반응개시 온도(전환율이 50%가 될 때의 촉매 온도)를 가지며, 표면 온도가 대략 550℃ 이상일 때 높은 효율로 반응한다. 가솔린 엔진의 경우 배출 가스의 온도는 아이들링 시 300℃ 내지 400℃이고, 최대 부하 시 900℃ 정도이나, 배출 가스가 촉매를 가열시키는데 상당한 시간이 소요된다. 따라서 촉매가 가열되기 전까지 저온 시동 초기에는 유해 물질에 대한 처리가 어렵다.In the catalytic reactor, the catalyst has a reaction initiation temperature of about 250 ° C to 300 ° C (catalyst temperature when the conversion is 50%) and reacts with high efficiency when the surface temperature is about 550 ° C or higher. In the case of a gasoline engine, the temperature of the exhaust gas is 300 ° C to 400 ° C at idling and 900 ° C at the maximum load, but the exhaust gas takes considerable time to heat the catalyst. Therefore, it is difficult to treat harmful substances at the early stage of the low-temperature starting until the catalyst is heated.

한편, 유해 기체를 제거하기 위한 반응기로서 플라즈마 반응기도 공지되어 있다. 통상의 플라즈마 반응기는 무선주파수와 유도성 결합 플라즈마 방식을 적용하고 있다. 그런데 이러한 플라즈마 반응기 특히 무선주파수 전원 공급기는 고가이고, 플라즈마 유지를 위한 전력 소모가 크며, 방전 안정성이 떨어져 불균일한 플라즈마가 발생할 수 있다.On the other hand, a plasma reactor as a reactor for removing harmful gas is also known. Conventional plasma reactors employ radio frequency and inductive coupling plasma methods. However, such a plasma reactor, in particular, a radio frequency power supply, is expensive, consumes a large amount of power for plasma maintenance, and has a poor discharge stability, resulting in a non-uniform plasma.

선행문헌 1: 한국 공개특허 제2012-0030781호Prior Art 1: Korean Patent Publication No. 2012-0030781 선행문헌 2: 한국 등록특허 제10-0511568호Prior Art 2: Korean Patent No. 10-0511568

본 발명은 촉매가 가열되기 이전의 저온 영역에서도 유해 기체를 효율적으로 제거하며, 촉매의 가열을 촉진시켜 유해 기체의 제거 효율을 높일 수 있는 플라즈마-촉매 반응기를 제공하고자 한다.The present invention provides a plasma-catalytic reactor capable of efficiently removing harmful gas even in a low-temperature region before the heating of the catalyst, and promoting heating of the catalyst to increase the removal efficiency of the harmful gas.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마-촉매 반응기는 내부로 배출 가스를 통과시키며 촉매 반응을 이용하여 배출 가스에 포함된 유해 기체를 저감시키는 촉매와, 배출 가스의 진행 방향을 따라 촉매와 제1 공간을 사이에 두고 위치하는 제1 전극과, 촉매의 바깥 표면과 접하며 촉매의 둘레 방향을 따라 위치하는 제2 전극과, 제1 전극과 제2 전극 중 어느 한 전극과 연결되는 전원부를 포함한다.The plasma-catalytic reactor according to an embodiment of the present invention includes a catalyst for passing an exhaust gas to the inside and reducing a harmful gas contained in an exhaust gas by using a catalytic reaction, And a power source connected to one of the first electrode and the second electrode, the second electrode being in contact with the outer surface of the catalyst and located along the circumferential direction of the catalyst.

제1 전극과 제2 전극 중 전원부와 연결되지 않은 전극은 접지될 수 있고, 촉매는 제2 전극과 통전될 수 있다. 전원부는 제1 전극과 제2 전극 중 어느 한 전극으로 정현파 또는 펄스형 고전압을 인가하여 제1 공간에 플라즈마를 생성할 수 있으며, 촉매가 활성화된 이후 전압 인가를 중지할 수 있다.The electrodes of the first electrode and the second electrode, which are not connected to the power source, may be grounded, and the catalyst may be energized with the second electrode. The power unit can generate a plasma in the first space by applying a sine wave or a pulse type high voltage to one of the first electrode and the second electrode, and can stop the voltage application after the catalyst is activated.

제1 전극은 복수의 개구부와 메쉬부 중 어느 하나를 포함하여 배출 가스를 통과시킬 수 있다. 제2 전극은 촉매의 둘레를 한 바퀴 둘러싸는 고리 모양과, 촉매의 둘레 일부와 접하는 띠 모양 중 어느 하나로 형성될 수 있다.The first electrode may include any one of a plurality of openings and a mesh portion to allow the exhaust gas to pass therethrough. The second electrode may be formed in one of a ring shape surrounding the periphery of the catalyst and a strip shape in contact with a part of the periphery of the catalyst.

플라즈마-촉매 반응기는 촉매와 제2 공간을 사이에 두고 위치하는 제3 전극을 더 포함할 수 있다. 제3 전극은 제1 전극과 같은 전압을 인가받을 수 있다. 제3 전극은 복수의 개구부와 메쉬부 중 어느 하나를 포함하여 배출 가스를 통과시킬 수 있다.The plasma-catalytic reactor may further include a third electrode positioned between the catalyst and the second space. The third electrode may receive the same voltage as the first electrode. The third electrode may include any one of a plurality of openings and a mesh portion to allow exhaust gas to pass therethrough.

촉매는 제1 촉매이고, 플라즈마-촉매 반응기는 제1 전극과 제1 촉매 사이에 위치하는 제2 촉매를 더 포함할 수 있다.The catalyst may be a first catalyst, and the plasma-catalytic reactor may further include a second catalyst positioned between the first electrode and the first catalyst.

다른 한편으로, 촉매는 제1 촉매이고, 플라즈마-촉매 반응기는 제1 전극의 외측에서 제2 공간을 사이에 두고 위치하는 제2 촉매와, 제2 촉매의 바깥 표면과 접하며 제2 촉매의 둘레 방향을 따라 위치하는 제4 전극을 더 포함할 수 있다.On the other hand, the catalyst is a first catalyst, and the plasma-catalytic reactor has a second catalyst located outside the first electrode through a second space, a second catalyst contacting the outer surface of the second catalyst, And a fourth electrode positioned along the second electrode.

제4 전극은 제2 촉매의 둘레를 한 바퀴 둘러싸는 고리 모양과, 제2 촉매의 둘레 일부와 접하는 띠 모양 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 제4 전극은 제2 전극과 같은 전압을 인가받을 수 있다.The fourth electrode may be formed of either one of a ring shape surrounding the periphery of the second catalyst and a strip shape contacting the periphery of the second catalyst. And the fourth electrode may receive the same voltage as the second electrode.

제1 촉매와 제2 촉매는 다른 종류의 촉매로 구성되어 서로 다른 성분의 유해 기체를 처리할 수 있다. 다른 한편으로, 제1 촉매와 제2 촉매 중 어느 하나는 삼원 촉매이고, 다른 하나는 일산화탄소와 탄화수소 및 질소산화물 중 적어도 하나를 저감시키는 촉매로 구성될 수 있다.The first catalyst and the second catalyst may be composed of different kinds of catalysts to treat harmful gases of different components. On the other hand, one of the first catalyst and the second catalyst may be a three-way catalyst, and the other may be a catalyst for reducing carbon monoxide, at least one of hydrocarbons and nitrogen oxides.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 플라즈마-촉매 반응기는 배출 가스의 흐름 방향을 따라 서로간 거리를 두고 나란히 위치하는 복수의 촉매와, 복수의 촉매 각각의 바깥 표면과 접하며 복수의 촉매 각각의 둘레 방향을 따라 위치하는 복수의 전극과, 복수의 전극 중 적어도 하나의 전극과 연결되는 전원부를 포함한다.The plasma-catalytic reactor according to another embodiment of the present invention includes a plurality of catalysts positioned in parallel with each other with a distance therebetween along the flow direction of the exhaust gas, a plurality of catalysts contacting the outer surface of each of the plurality of catalysts, And a power source connected to at least one of the plurality of electrodes.

복수의 전극 각각은 해당 촉매의 둘레를 한 바퀴 둘러싸는 고리 모양과, 해당 촉매의 둘레 일부와 접하는 띠 모양 중 어느 하나로 형성될 수 있다.Each of the plurality of electrodes may be formed in one of an annular shape surrounding the periphery of the catalyst and a strip shape in contact with a part of the periphery of the catalyst.

복수의 전극은 배출 가스의 진행 방향을 따라 홀수번째 전극과 짝수번째 전극으로 분류될 수 있다. 홀수번째 전극과 짝수번째 전극 중 어느 하나는 전원부와 연결되고, 다른 하나는 접지될 수 있다. 전원부는 홀수번째 전극과 짝수번째 전극 중 어느 하나로 정현파 또는 펄스형 고전압을 인가하여 복수의 촉매 사이 공간으로 플라즈마를 생성하며, 복수의 촉매가 활성화된 이후 전압 인가를 중지할 수 있다.The plurality of electrodes may be classified into an odd-numbered electrode and an even-numbered electrode along the traveling direction of the exhaust gas. One of the odd-numbered electrode and the even-numbered electrode may be connected to the power supply, and the other may be grounded. The power unit generates a plasma in a space between the plurality of catalysts by applying a sinusoidal or pulsed high voltage to any one of the odd-numbered electrode and the even-numbered electrode, and stops applying the voltage after the plurality of catalysts are activated.

촉매는 담체와, 담체 표면에 부착된 전도성 촉매층을 포함할 수 있다. 담체는 알루미나(Al2O3), 카본, 제올라이트, 실리카(SiO2), 및 실리콘 카바이드(SiC)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있고, 전도성 촉매층은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 루테늄(Ru), 레늄(Re), 및 오스뮴(Os)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.The catalyst may comprise a carrier and a conductive catalyst layer attached to the surface of the carrier. The carrier may comprise at least one selected from the group consisting of alumina (Al 2 O 3 ), carbon, zeolite, silica (SiO 2 ), and silicon carbide (SiC) And at least one selected from the group consisting of platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh), iridium (Ir), ruthenium (Ru), rhenium (Re), and osmium (Os).

촉매가 활성화되기 이전의 저온 구간에서 플라즈마 방전으로 유해 기체를 저감시킬 수 있고, 촉매를 신속하게 가열시켜 촉매가 활성화되는 시간을 단축시킬 수 있다. 그리고 반응기 일부 영역에서만 플라즈마를 발생시키는 구조이므로 전극에 인가되는 최대 전압의 크기를 낮추어 반응기 운전의 효율과 안정성을 높일 수 있다. 또한, 유전 가열 및 저항 가열에 의한 촉매의 온도 상승으로 촉매 자체의 분해 성능을 높일 수 있다.The harmful gas can be reduced by the plasma discharge in the low-temperature section before the catalyst is activated, and the catalyst can be rapidly heated to shorten the activation time of the catalyst. Since the structure generates plasma only in a partial region of the reactor, the efficiency and stability of the reactor operation can be improved by lowering the maximum voltage applied to the electrode. In addition, the decomposition performance of the catalyst itself can be enhanced by the temperature rise of the catalyst by dielectric heating and resistance heating.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마-촉매 반응기의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 플라즈마-촉매 반응기의 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 플라즈마-촉매 반응기 중 제1 전극의 구성예를 나타낸 개략적인 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시한 플라즈마-촉매 반응기 중 제1 공간과 촉매의 전위 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5는 도 1에 도시한 플라즈마-촉매 반응기 중 제1 공간과 촉매의 전기장 변화를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마-촉매 반응기의 개략적인 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마-촉매 반응기의 개략적인 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 플라즈마-촉매 반응기의 개략적인 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 플라즈마-촉매 반응기의 개략적인 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제6 실시예에 따른 플라즈마-촉매 반응기의 개략적인 사시도이다.1 is a schematic perspective view of a plasma-catalytic reactor according to a first embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of the plasma-catalyzed reactor shown in FIG.
3 is a schematic perspective view showing a configuration example of a first electrode in the plasma-catalytic reactor shown in FIG.
FIG. 4 is a graph showing a change in the potential of the first space and the catalyst in the plasma-catalyzed reactor shown in FIG. 1; FIG.
FIG. 5 is a graph showing changes in electric field of the first space and the catalyst in the plasma-catalytic reactor shown in FIG.
6 is a schematic perspective view of a plasma-catalytic reactor according to a second embodiment of the present invention.
7 is a schematic perspective view of a plasma-catalyzed reactor according to a third embodiment of the present invention.
8 is a schematic perspective view of a plasma-catalytic reactor according to a fourth embodiment of the present invention.
9 is a schematic perspective view of a plasma-catalytic reactor according to a fifth embodiment of the present invention.
10 is a schematic perspective view of a plasma-catalytic reactor according to a sixth embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마-촉매 반응기의 개략적인 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 플라즈마-촉매 반응기의 단면도이다.FIG. 1 is a schematic perspective view of a plasma-catalyzed reactor according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the plasma-catalyzed reactor shown in FIG.

플라즈마-촉매 반응기(100)는 자동차, 플랜트, 발전소 등 유해 기체(일산화탄소, 탄화수소, 및 질소산화물 등)가 포함된 배출 가스를 발생시키는 여러 기계 장치 또는 기계 설비에 장착되어 유해 기체를 저감시키는데 사용된다.The plasma-catalytic reactor 100 is installed in various machinery or machinery that generates exhaust gas containing harmful gases (such as carbon monoxide, hydrocarbons, and nitrogen oxides) in automobiles, plants, power plants, etc., and is used to reduce harmful gases .

도 1과 도 2를 참고하면, 제1 실시예의 플라즈마-촉매 반응기(100)는 배출 가스의 유로에 설치되는 촉매(20)와, 배출 가스의 진행 방향을 따라 촉매(20)와 제1 공간(S10)을 사이에 두고 위치하는 제1 전극(11)과, 촉매(20)의 바깥 표면과 접하며 촉매(20)의 둘레 방향을 따라 위치하는 제2 전극(12)을 포함한다.Referring to FIGS. 1 and 2, the plasma-catalytic reactor 100 of the first embodiment includes a catalyst 20 installed in the flow path of the exhaust gas, a catalyst 20 disposed in the first space And a second electrode 12 contacting the outer surface of the catalyst 20 and located along the circumferential direction of the catalyst 20. The first electrode 11 and the second electrode 12,

촉매(20)와 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)은 절연 지지체(30)로 둘러싸일 수 있다. 절연 지지체(30)는 전술한 기계 장치 또는 기계 설비 중 배출 가스를 내보내는 배관에 연결 설치되며, 내부에 배출 가스가 흐르는 유로를 제공한다.The catalyst 20, the first electrode 11, and the second electrode 12 may be surrounded by an insulator support 30. The insulating support 30 is connected to a piping for discharging exhaust gas among the above-mentioned machinery or equipment, and provides a flow path through which exhaust gas flows.

다른 한편으로 절연 지지체(30)는 배관 자체로도 이루어질 수 있다. 즉 배출 가스가 흐르는 배관 내부에 제1 전극(11)과 촉매(20) 및 제2 전극(12)이 설치될 수 있다. 이 경우 배관은 절연 물질로 형성되거나, 배관 내부 중 제1 전극(11)과 촉매(20) 및 제2 전극(12)에 대응하는 영역에 절연층이 형성될 수 있다.On the other hand, the insulating support 30 can also be a pipe itself. That is, the first electrode 11, the catalyst 20, and the second electrode 12 may be installed inside the pipe through which the exhaust gas flows. In this case, the pipe may be formed of an insulating material, or an insulating layer may be formed in a region corresponding to the first electrode 11, the catalyst 20, and the second electrode 12 in the pipe.

촉매(20)는 내부로 배출 가스를 통과시키며 촉매 반응을 이용하여 배출 가스에 포함된 유해 기체를 저감시킨다. 촉매(20)는 일산화탄소와 탄화수소를 저감시키는 산화 촉매이거나 일산화탄소와 탄화수소 및 질소산화물을 저감시키는 삼원 촉매일 수 있다. 삼원 촉매의 경우 일산화탄소와 탄화수소는 산화 반응으로 저감시키고, 질소산화물은 환원 반응으로 저감시킨다.The catalyst 20 allows the exhaust gas to pass therethrough and reduces the harmful gas contained in the exhaust gas by using the catalytic reaction. The catalyst 20 may be an oxidation catalyst for reducing carbon monoxide and hydrocarbons, or a three-way catalyst for reducing carbon monoxide, hydrocarbons and nitrogen oxides. In the case of the three-way catalyst, carbon monoxide and hydrocarbons are reduced by an oxidation reaction, and nitrogen oxides are reduced by a reduction reaction.

촉매(20)는 유전체로 제작된 담체(substrate)와, 담체 표면에 코팅 또는 함침 등의 방법으로 부착된 전도성 촉매층으로 이루어진다. 담체는 알루미나(Al2O3), 카본, 제올라이트, 실리카(SiO2), 또는 실리콘 카바이드(SiC) 계열의 물질을 포함할 수 있다. 담체는 벌집 모양의 벽체를 구비한 허니콤 구조 또는 다공성 금속 폼 등 다양한 구조로 이루어질 수 있다.The catalyst 20 is composed of a substrate made of a dielectric and a conductive catalyst layer adhered to the surface of the support by a method such as coating or impregnation. The carrier may comprise materials of the alumina (Al 2 O 3 ), carbon, zeolite, silica (SiO 2 ), or silicon carbide (SiC) series. The carrier may have various structures such as a honeycomb structure having a honeycomb-shaped wall or a porous metal foam.

전도성 촉매층은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 루테늄(Ru), 레늄(Re), 및 오스뮴(Os) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전도성 촉매층은 백금과 로듐을 포함하거나, 백금과 로듐 및 팔라듐을 포함할 수 있다. 백금은 주로 일산화탄소와 탄화수소를 저감시키는 산화 반응을 촉진시키고, 로듐은 질소산화물 저감 반응을 촉진시킨다.The conductive catalyst layer may include at least one of gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh), iridium (Ir), ruthenium (Ru), rhenium (Re), and osmium One can be included. For example, the conductive catalyst layer may comprise platinum and rhodium, or platinum, rhodium and palladium. Platinum promotes oxidation reactions that mainly reduce carbon monoxide and hydrocarbons, and rhodium accelerates the nitrogen oxide reduction reaction.

제1 전극(11)은 배출 가스의 진행 방향을 따라 촉매(20)와 제1 공간(S10)을 사이에 두고 위치한다. 즉 제1 전극(11)은 배출 가스의 진행 방향을 따라 촉매(20)의 전방에 위치하거나 촉매(20)의 후방에 위치할 수 있다. 도 1에서 배출 가스의 진행 방향이 실선 화살표 방향인 경우 제1 전극(11)은 촉매(20)의 전방에 위치하고, 배출 가스의 진행 방향이 점선 화살표 방향인 경우 제1 전극(11)은 촉매(20)의 후방에 위치한다.The first electrode 11 is positioned between the catalyst 20 and the first space S10 along the traveling direction of the exhaust gas. That is, the first electrode 11 may be located in front of the catalyst 20 or behind the catalyst 20 along the traveling direction of the exhaust gas. The first electrode 11 is positioned in front of the catalyst 20 and the first electrode 11 is positioned in the direction of the catalyst 20 when the traveling direction of the discharged gas is a dotted arrow direction 20).

제1 전극(11)은 내부로 배출 가스를 통과시켜야 하므로 복수의 개구부를 형성한 구조 또는 메쉬형 구조로 이루어질 수 있다. 도 3은 도 1에 도시한 플라즈마-촉매 반응기 중 제1 전극의 구성예를 나타낸 개략적인 사시도이다.The first electrode 11 has a structure in which a plurality of openings are formed or a mesh-like structure because the discharge gas must pass through the first electrode 11. 3 is a schematic perspective view showing a configuration example of a first electrode in the plasma-catalytic reactor shown in FIG.

도 3을 참고하면, 제1 전극(11)은 일정 두께를 가지며 복수의 개구부(18)가 형성된 금속판으로 이루어질 수 있다(좌측 도면 참고). 복수의 개구부(18)는 배출 가스의 진행 방향을 따라 금속판을 관통한다. 다른 한편으로, 제1 전극(11)은 금속 와이어가 종횡으로 엮어진 메쉬부(19)를 포함할 수 있다(우측 도면 참고). 메쉬부(19)는 제1 전극(11)의 중앙에 위치할 수 있다.Referring to FIG. 3, the first electrode 11 may be formed of a metal plate having a predetermined thickness and formed with a plurality of openings 18 (see the left drawing). The plurality of openings 18 pass through the metal plate along the traveling direction of the exhaust gas. On the other hand, the first electrode 11 may include a mesh portion 19 in which metal wires are woven vertically and horizontally (see the right drawing). The mesh portion 19 may be located at the center of the first electrode 11.

도 3에 도시한 제1 전극(11)은 내부로 배출 가스를 원활하게 통과시킴과 동시에 촉매(20)와 마주하는 면적을 충분히 확보할 수 있다. 따라서 다음에 설명하는 플라즈마-촉매 반응기(100)의 구동 과정에서 제1 공간(S10)에 높은 세기의 플라즈마를 용이하게 생성할 수 있다.The first electrode 11 shown in FIG. 3 can smoothly pass the exhaust gas into the interior and can sufficiently secure an area facing the catalyst 20. Therefore, it is possible to easily generate high intensity plasma in the first space S10 in the process of driving the plasma-catalytic reactor 100 described below.

도 1과 도 2를 참고하면, 제2 전극(12)은 촉매(20)의 바깥 표면과 접하며 촉매(20)의 둘레 방향을 따라 위치한다. 제2 전극(12)은 촉매(20)의 둘레를 한 바퀴 둘러싸는 고리 모양으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 촉매(20)는 원통 모양으로 형성되고, 축 방향을 따라 그 내부로 배출 가스를 통과시킬 수 있다. 그리고 제2 전극(12)은 촉매(20)의 둘레를 한 바퀴 둘러싸는 원형의 고리 모양으로 형성될 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, the second electrode 12 contacts the outer surface of the catalyst 20 and is located along the circumferential direction of the catalyst 20. The second electrode 12 may be formed in an annular shape surrounding the catalyst 20 by one turn. For example, the catalyst 20 may be formed in a cylindrical shape and allow the exhaust gas to pass therethrough along the axial direction. And the second electrode 12 may be formed in a circular ring shape surrounding the periphery of the catalyst 20 by one turn.

촉매(20)는 전도성 촉매층을 포함하고 있고, 제2 전극(12)이 촉매(20) 표면에 고정되어 있으므로, 촉매(20)는 제2 전극(12)과 통전된다. 제2 전극(12)은 도전성 접착제를 이용하여 촉매(20) 표면에 고정되거나, 촉매(20) 표면에 금속 물질을 증착하는 방법 등으로 형성될 수 있다. 촉매(20)와 제2 전극(12)의 모양은 도시한 예로 한정되지 않으며, 배출 가스의 유로 형상에 따라 다양하게 변형 가능하다.The catalyst 20 includes a conductive catalyst layer and the second electrode 12 is fixed to the surface of the catalyst 20 so that the catalyst 20 is energized with the second electrode 12. The second electrode 12 may be fixed to the surface of the catalyst 20 using a conductive adhesive or may be formed by depositing a metal material on the surface of the catalyst 20. [ The shape of the catalyst 20 and the second electrode 12 is not limited to the illustrated example, and may be variously modified depending on the shape of the flow path of the exhaust gas.

제1 전극(11)과 제2 전극(12) 중 어느 하나가 전원부(40)에 연결되어 구동 전극이 되고, 다른 하나가 접지 전극이 된다. 도 1에서는 제1 전극(11)이 전원부(40)에 연결되고, 제2 전극(12)이 접지 전극인 경우를 예로 들어 도시하였으나, 그 반대의 경우도 가능하다. 전원부(40)는 제어부(도시하지 않음)와 전기적으로 연결되어 구동 전극으로 인가되는 전압의 크기와 인가 시간 등을 조절한다.Either the first electrode 11 or the second electrode 12 is connected to the power supply unit 40 to become a driving electrode and the other electrode becomes a ground electrode. In FIG. 1, the first electrode 11 is connected to the power supply unit 40, and the second electrode 12 is a ground electrode. However, the opposite case is also possible. The power supply unit 40 is electrically connected to a control unit (not shown) to adjust the magnitude of the voltage applied to the driving electrode and the application time.

제1 전극(11) 또는 제2 전극(12)은 플라즈마-촉매 반응기(100)의 구동 초기 과정, 즉 촉매(20)가 충분히 가열되기 이전의 저온 구간에서 전원부(40)로부터 고전압을 일정 시간 인가받는다. 그러면 제1 전극(11)과 촉매(20) 사이의 제1 공간(S10)에서 제1 전극(11)과 촉매(20)의 전위 차에 의해 플라즈마 방전이 일어난다. 플라즈마 방전은 촉매(20)를 기준으로 배출 가스가 도입되는 부분 또는 배출 가스가 방출되는 부분에 생성된다.The first electrode 11 or the second electrode 12 is supplied with a high voltage from the power supply unit 40 for a predetermined period of time in an initial stage of driving the plasma-catalytic reactor 100, Receive. A plasma discharge is caused by a potential difference between the first electrode 11 and the catalyst 20 in the first space S10 between the first electrode 11 and the catalyst 20. [ The plasma discharge is generated in the portion where the exhaust gas is introduced or the portion where the exhaust gas is emitted based on the catalyst 20.

도 4와 도 5는 각각 도 1에 도시한 플라즈마-촉매 반응기 중 제1 공간과 촉매의 전위 변화와 전기장 변화를 나타낸 그래프이다.FIGS. 4 and 5 are graphs showing changes in electric potential and electric field of the first space and the catalyst, respectively, of the plasma-catalyzed reactor shown in FIG.

도 4를 참고하면, 제1 전극(11) 또는 제2 전극(12)에 정현파 또는 펄스 형태의 고전압을 인가하면 제1 전극(11)과 촉매(20)의 전위 차에 의해 제1 공간(S10)에 플라즈마가 생성된다. 정현파 또는 펄스 형태의 고전압은 대략 30Hz 내지 300kHz 범위의 주파수 대역을 가지며, 제1 공간(S10)에 대략 25kV/cm 이내의 전기장 인가가 가능한 최대 전압을 가질 수 있다.4, when a high voltage of a sinusoidal wave or a pulse is applied to the first electrode 11 or the second electrode 12, the first space 11 and the second electrode 12 are separated from each other by a potential difference between the first electrode 11 and the catalyst 20, A plasma is generated. The high voltage in the form of a sinusoidal wave or a pulse has a frequency band ranging from approximately 30 Hz to 300 kHz and may have a maximum voltage capable of applying an electric field within approximately 25 kV / cm in the first space S10.

촉매(20)는 전도성 촉매층을 포함하므로 낮은 전압강하 특성을 보이며, 그 결과 배출 가스의 진행 방향을 따라 촉매(20)가 큰 길이로 형성되어도 제1 전극(11)과 촉매(20) 사이에 높은 전압 차이가 발생하여 플라즈마가 생성된다. 도 4에서 실선은 제1 전극(11)이 구동 전극인 경우를 나타내고, 쇄선은 제2 전극(12)이 구동 전극인 경우를 나타낸다.Since the catalyst 20 includes a conductive catalyst layer, the catalyst 20 exhibits a low voltage drop characteristic. As a result, even if the catalyst 20 is formed in a large length along the traveling direction of the exhaust gas, A voltage difference occurs and a plasma is generated. 4, a solid line indicates the case where the first electrode 11 is a driving electrode, and a chain line indicates a case where the second electrode 12 is a driving electrode.

본 실시예의 플라즈마-촉매 반응기(100)는 시동 초기의 저온 구간에서 플라즈마 반응을 이용하여 배출 가스에 포함된 유해 기체를 무해한 원소로 분해시킨다. 물론 시동 초기의 저온 구간에서도 촉매 반응은 일어나지만 분해 효율이 충분하지 않으므로 플라즈마가 촉매 기능을 보조하여 유해 기체를 분해시킨다.The plasma-catalytic reactor 100 of the present embodiment decomposes the harmful gas contained in the exhaust gas into a harmless element by using a plasma reaction in a low-temperature section at the initial stage of startup. Of course, the catalytic reaction occurs at low temperature in the early stage of starting, but since the decomposition efficiency is not sufficient, the plasma decomposes the harmful gas by assisting the catalytic function.

그리고 이 과정에서 제1 전극(11) 또는 제2 전극(12)에 인가되는 전압은 30Hz 내지 300kHz 주파수 대역의 정현파 또는 펄스형 고전압이므로 종래의 무선주파수 방식 및 유도성 결합 플라즈마 방식과 비교할 때 플라즈마 유지를 위한 전력 소모가 작고, 전체 구성이 간소화되며, 방전 안정성이 높아 균일한 플라즈마를 용이하게 발생시킬 수 있다.In this process, since the voltage applied to the first electrode 11 or the second electrode 12 is a sinusoidal wave or a pulse-like high voltage in the frequency band of 30 Hz to 300 kHz, The entire structure is simplified, and the discharge stability is high, so that a uniform plasma can be easily generated.

도 5를 참고하면, 제1 전극(11)과 촉매(20) 사이의 제1 공간(S10)은 높은 전기장에 의해 플라즈마 발생 영역이 되고, 촉매(20) 내부는 낮은 전기장에 의해 플라즈마 미발생 영역이 된다. 제1 전극(11) 또는 제2 전극(12)에 고전압이 인가될 때 촉매(20) 내부는 낮은 전기장을 유지하므로 이 전기장에 의해 촉매(20)의 유전 가열과 저항 가열이 동시에 발생한다.5, the first space S10 between the first electrode 11 and the catalyst 20 becomes a plasma generation region due to a high electric field, and the inside of the catalyst 20 is generated by a low electric field, . When the high voltage is applied to the first electrode 11 or the second electrode 12, the interior of the catalyst 20 maintains a low electric field, so that the dielectric heating and the resistance heating of the catalyst 20 occur simultaneously by this electric field.

따라서 플라즈마-촉매 반응기(100)는 유전 가열과 저항 가열을 이용하여 촉매(20)를 신속하게 가열시킬 수 있으므로 촉매(20)가 활성화되는 시간을 단축시킬 수 있다. 촉매(20)가 활성화된 이후 플라즈마 방전은 종료된다. 플라즈마 방전은 저온 구간에서 유해 기체를 분해시킴과 동시에 촉매(20)가 활성화되는 시간을 단축시키는 기능을 한다.Therefore, the plasma-catalytic reactor 100 can quickly heat the catalyst 20 using dielectric heating and resistance heating, thereby shortening the time for which the catalyst 20 is activated. After the catalyst 20 is activated, the plasma discharge is terminated. The plasma discharge functions to decompose the harmful gas in a low-temperature section and shorten the activation time of the catalyst 20. [

제1 전극(11)과 촉매(20) 사이의 거리(제1 공간(S10)의 폭)는 대략 1mm 내지 60mm 범위에 속할 수 있으며, 이는 촉매(20) 길이의 대략 0.01배 내지 0.1배일 수 있다. 그러나 이러한 수치는 하나의 예시일 뿐 제1 공간(S10)의 폭은 전술한 예로 한정되지 않으며, 반응기 구성과 구동 조건 등에 따라 다양하게 변할 수 있다.The distance between the first electrode 11 and the catalyst 20 (the width of the first space S10) may range from approximately 1 mm to 60 mm, which may be approximately 0.01 to 0.1 times the length of the catalyst 20 . However, this numerical value is only one example, and the width of the first space S10 is not limited to the above example, and may be variously changed depending on the reactor configuration, driving conditions, and the like.

플라즈마-촉매 반응기(100)는 분해 대상 및 목적 등에 따라 배출 가스의 투입 방향을 조절하여 배출 가스가 플라즈마를 거친 후 촉매(20)로 이동하게 하거나, 반대로 촉매(20)를 거친 후 플라즈마로 이동하게 할 수 있다.In the plasma-catalytic reactor 100, the direction of the exhaust gas is adjusted according to the decomposition object and the purpose, and the exhaust gas is moved to the catalyst 20 after passing through the plasma, or the exhaust gas is moved to the plasma after passing through the catalyst 20 can do.

본 실시예의 플라즈마-촉매 반응기(100)는 촉매(20)가 활성화되기 이전의 저온 구간에서 플라즈마를 이용한 유해 기체의 분해가 가능하며, 플라즈마를 이용해 촉매(20)의 반응개시 온도를 최대 20℃ 이상 낮추어 저온 동작 촉매 효과를 기대할 수 있다. 그리고 제1 공간(S10)에 한해 플라즈마를 발생시키는 구조이므로 구동 전극에 인가되는 최대 전압의 크기를 낮추어 전력 소모를 줄일 수 있다.The plasma-catalytic reactor 100 of the present embodiment is capable of decomposing harmful gases using plasma in a low-temperature section before the activation of the catalyst 20, Lowering operation catalyst effect can be expected. In addition, since the plasma is generated only in the first space S10, the maximum voltage applied to the driving electrode can be reduced to reduce the power consumption.

또한, 플라즈마-촉매 반응기(100)는 촉매(20) 내부의 낮은 전기장으로 인해 유해 기체의 흡착 및 분해 효과를 높일 수 있으며, 유전 가열 및 저항 가열에 의한 촉매(20)의 온도 상승으로 촉매(20) 자체의 분해 특성을 높이는 효과도 얻을 수 있다.In addition, the plasma-catalytic reactor 100 can increase the adsorption and decomposition effect of the harmful gas due to the low electric field inside the catalyst 20, and the temperature rise of the catalyst 20 due to the dielectric heating and resistance heating, ) Itself can be obtained.

더욱이 제2 전극(12)은 촉매(20)의 바깥 표면과 접하고 있으므로, 플라즈마-촉매 반응기(100)는 제1 전극과 멀리 떨어진 촉매의 단부에 제2 전극을 배치하는 구조 대비 제2 전극(12)의 제작과 조립을 단순화하여 플라즈마-촉매 반응기(100)의 제조를 용이하게 할 수 있다.Further, since the second electrode 12 is in contact with the outer surface of the catalyst 20, the plasma-catalytic reactor 100 has a structure in which the second electrode 12 is disposed at the end of the catalyst remote from the first electrode 12 Can be simplified and the production of the plasma-catalytic reactor 100 can be facilitated.

또한, 플라즈마-촉매 반응기(100)는 촉매의 단부에 제2 전극을 배치하는 구조 대비 제1 전극(11)과 제2 전극(12)의 간격이 축소되고, 제1 전극(11)과 제2 전극(12) 사이의 전위 분포는 제1 전극(11)에서 제2 전극(12)을 향해 방사 방향으로 뻗어 나가는 방향이 되므로, 방전 효율을 더욱 높일 수 있다. 따라서 구동 전극에 인가되는 최대 전압의 크기를 더욱 낮추어 반응기 운전의 효율과 안정성을 동시에 향상시킬 수 있다.In the plasma-catalytic reactor 100, the gap between the first electrode 11 and the second electrode 12 is reduced in relation to the structure in which the second electrode is disposed at the end of the catalyst, and the distance between the first electrode 11 and the second electrode The potential distribution between the electrodes 12 extends in the radial direction from the first electrode 11 toward the second electrode 12, so that the discharge efficiency can be further increased. Accordingly, the maximum voltage applied to the driving electrode can be further reduced to improve efficiency and stability of the reactor operation.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마-촉매 반응기의 개략적인 사시도이다.6 is a schematic perspective view of a plasma-catalytic reactor according to a second embodiment of the present invention.

도 6을 참고하면, 제2 실시예의 플라즈마-촉매 반응기(200)는 제2 전극(121)이 촉매(20)의 둘레 방향 일부에 위치하는 것을 제외하고 전술한 제1 실시예와 같은 구성으로 이루어진다. 제1 실시예와 같은 부재에 대해서는 같은 도면 부호를 사용한다.Referring to FIG. 6, the plasma-catalytic reactor 200 of the second embodiment has the same configuration as that of the first embodiment except that the second electrode 121 is located in a part of the circumferential direction of the catalyst 20 . The same reference numerals are used for the same members as in the first embodiment.

제2 전극(121)은 촉매(20)의 둘레를 한 바퀴 둘러싸는 고리 모양으로 형성되지 않고 촉매(20)의 둘레 일부와 접하는 띠 모양으로 형성된다. 촉매(20)의 둘레 방향과 나란한 제2 전극(121)의 길이는 촉매(20) 둘레 길이의 절반 또는 1/4 또는 1/6 등에 해당할 수 있다. 배출 가스의 진행 방향과 나란한 제2 전극(121)의 폭은 일정한 값을 가진다.The second electrode 121 is not formed in a ring shape surrounding the periphery of the catalyst 20 but is formed in a band shape in contact with a part of the periphery of the catalyst 20. [ The length of the second electrode 121, which is parallel to the circumferential direction of the catalyst 20, may correspond to one half, one-quarter, one-sixth, or the like of the circumferential length of the catalyst 20. The width of the second electrode 121 in parallel with the traveling direction of the exhaust gas has a constant value.

촉매(20)의 유전율과 전기 전도도가 높으면 분극 현상에 의해 유전체 내부의 전압 강하가 최소화되면서 제2 전극(121)의 전위가 촉매(20)의 축 방향 및 반경 방향을 따라 효과적으로 전달된다. 따라서 유전율과 전기 전도도가 높은 촉매(20)의 경우 제2 전극(121)이 촉매(20)의 둘레 일부와 접하는 띠 모양으로 형성되어도 전술한 제1 실시예와 동일한 작용 및 효과를 얻을 수 있다.If the dielectric constant and the electric conductivity of the catalyst 20 are high, the potential of the second electrode 121 is effectively transmitted along the axial direction and the radial direction of the catalyst 20 while the voltage drop inside the dielectric is minimized by the polarization phenomenon. Therefore, in the case of the catalyst 20 having a high permittivity and high electrical conductivity, the second electrode 121 is formed in a band shape in contact with a part of the periphery of the catalyst 20, the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained.

도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마-촉매 반응기의 개략적인 사시도이다.7 is a schematic perspective view of a plasma-catalyzed reactor according to a third embodiment of the present invention.

도 7을 참고하면, 제3 실시예의 플라즈마-촉매 반응기(300)는 제1 전극(11)과 촉매(21) 사이에 다른 촉매(22)가 추가로 배치되는 것을 제외하고 전술한 제1 실시예 또는 제2 실시예와 같은 구성으로 이루어진다. 도 7에서는 제1 실시예의 구조를 기본 구조로 도시하였으며, 제1 실시예와 같은 부재에 대해서는 같은 도면 부호를 사용한다.7, the plasma-catalytic reactor 300 of the third embodiment is similar to the plasma-catalytic reactor 300 of the first embodiment described above except that another catalyst 22 is additionally disposed between the first electrode 11 and the catalyst 21. [ Or the second embodiment. In FIG. 7, the structure of the first embodiment is shown as a basic structure, and the same reference numerals are used for the same members as in the first embodiment.

제2 전극(12)과 접하는 촉매가 제1 촉매(21)가 되고, 제1 전극(11)과 제1 촉매(21) 사이에 제2 촉매(22)가 위치한다. 배출 가스의 진행 방향을 따라 제1 전극(11)과 제2 촉매(22) 및 제1 촉매(21)가 순서대로 위치하거나, 반대로 제1 촉매(21)와 제2 촉매(22) 및 제1 전극(11)이 순서대로 위치할 수 있다.A catalyst in contact with the second electrode 12 serves as the first catalyst 21 and a second catalyst 22 is located between the first electrode 11 and the first catalyst 21. The first catalyst 11 and the second catalyst 22 and the first catalyst 21 are disposed in order along the traveling direction of the exhaust gas or alternatively the first catalyst 21 and the second catalyst 22 and the first catalyst 21, The electrodes 11 can be positioned in order.

제2 촉매(22)는 제1 전극(11)과 제2 공간(S20)을 사이에 두고 위치하고, 제1 촉매(21)와 제3 공간(S30)을 사이에 두고 위치한다. 제2 촉매(22)가 제1 전극(11) 및 제1 촉매(21) 모두와 떨어져 위치하므로, 제2 촉매(22)는 전기적으로 플로팅 상태가 된다. 이로써 제1 전극(11) 또는 제2 전극(12)에 고전압을 인가하면 제2 촉매(22)에는 구동 전압보다 낮고 접지 전위보다 높은 중간 전압이 인가된다.The second catalyst 22 is positioned between the first electrode 11 and the second space S 20 and positioned between the first catalyst 21 and the third space S 30. Since the second catalyst 22 is located apart from both the first electrode 11 and the first catalyst 21, the second catalyst 22 becomes electrically floating. When a high voltage is applied to the first electrode 11 or the second electrode 12, a middle voltage lower than the driving voltage and higher than the ground potential is applied to the second catalyst 22.

따라서 제1 전극(11)과 제2 촉매(22) 사이의 제2 공간(S20)과, 제2 촉매(22)와 제1 촉매(21) 사이의 제3 공간(S30) 모두에서 플라즈마가 동시에 생성된다. 이로써 플라즈마-촉매 반응기(300)로 유입된 배출 가스는 두 곳의 플라즈마와 두 개의 촉매(21, 22)를 순차적으로 거치면서 유해 성분이 저감된다.Thus, in both the second space S20 between the first electrode 11 and the second catalyst 22 and the third space S30 between the second catalyst 22 and the first catalyst 21, . As a result, the exhaust gas flowing into the plasma-catalytic reactor 300 is sequentially passed through the two plasma and the two catalysts 21 and 22, thereby reducing harmful components.

제1 전극(11) 또는 제2 전극(12)에 인가되는 전압이 제1 실시예와 동일한 경우, 제3 실시예에서 생성되는 플라즈마는 제1 실시예의 경우보다 세기는 낮지만 유해 기체가 플라즈마를 거치는 회수와 촉매를 거치는 회수가 증가한다. 따라서 유해 기체의 처리 단계를 여러 단계로 늘려 유해 기체를 보다 효과적으로 저감시킬 수 있다.When the voltage applied to the first electrode 11 or the second electrode 12 is the same as that of the first embodiment, the plasma generated in the third embodiment is lower in intensity than that in the first embodiment, The number of times of passing and the number of times of passing through the catalyst increase. Therefore, the harmful gas can be more effectively reduced by increasing the treatment steps of the harmful gas to several stages.

제1 촉매(21)와 제2 촉매(22)는 같은 종류의 촉매이거나 다른 종류의 촉매일 수 있다. 두 번째 경우 제1 촉매(21)와 제2 촉매(22)는 서로 다른 성분의 전도성 촉매층을 포함하여 종류가 다른 유해 기체를 처리할 수 있다. 예를 들어, 제1 촉매(21)와 제2 촉매(22) 중 어느 하나는 질소산화물을 주로 제거하고, 다른 하나는 일산화탄소와 탄화수소를 주로 제거할 수 있다.The first catalyst 21 and the second catalyst 22 may be the same type of catalyst or different kinds of catalysts. In the second case, the first catalyst 21 and the second catalyst 22 may include different conductive catalyst layers to treat harmful gases of different kinds. For example, one of the first catalyst 21 and the second catalyst 22 may mainly remove nitrogen oxides and the other may mainly remove carbon monoxide and hydrocarbons.

또한, 배출 가스에 포함된 유해 기체의 특정 성분이 높은 농도를 나타내는 경우, 예를 들어 탄화수소의 농도가 높은 경우, 제1 촉매(21)와 제2 촉매(22) 중 어느 하나는 삼원 촉매로 구성되고, 다른 하나는 탄화수소를 주로 제거하는 촉매로 구성될 수 있다. 이 경우 높은 농도를 나타내는 유해 기체의 특정 성분을 2차에 걸쳐 높은 효율로 제거할 수 있다.Further, when a specific component of the harmful gas contained in the exhaust gas shows a high concentration, for example, when the concentration of hydrocarbon is high, any one of the first catalyst 21 and the second catalyst 22 is composed of a three- And the other may be composed of a catalyst which mainly removes hydrocarbons. In this case, specific components of the harmful gas exhibiting a high concentration can be removed at a high efficiency through the second order.

제1 촉매(21) 및 제2 촉매(22)의 길이, 제1 촉매(21)와 제2 촉매(22)의 종류, 제2 공간(S20) 및 제3 공간(S30)의 폭 등은 유해 기체의 종류와 밀도 등에 따라 다양하게 설정될 수 있다.The length of the first catalyst 21 and the second catalyst 22, the kind of the first catalyst 21 and the second catalyst 22, the width of the second space S20 and the width of the third space S30, And may be variously set depending on the type and density of the gas.

도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 플라즈마-촉매 반응기의 개략적인 사시도이다.8 is a schematic perspective view of a plasma-catalytic reactor according to a fourth embodiment of the present invention.

도 8을 참고하면, 제4 실시예의 플라즈마-촉매 반응기(400)는 제3 전극(13)이 추가되는 것을 제외하고 전술한 제1 실시예 또는 제2 실시예와 같은 구성으로 이루어진다. 도 8에서는 제1 실시예의 구조를 기본 구조로 도시하였으며, 제1 실시예와 같은 부재에 대해서는 같은 도면 부호를 사용한다.Referring to FIG. 8, the plasma-catalytic reactor 400 of the fourth embodiment has the same configuration as that of the first or second embodiment except that the third electrode 13 is added. In FIG. 8, the structure of the first embodiment is shown as a basic structure, and the same reference numerals are used for the same members as in the first embodiment.

제3 전극(13)은 촉매(20)와 제4 공간(S40)을 사이에 두고 위치하며, 촉매(20)는 제1 전극(11)과 제3 전극(13) 사이에 위치한다. 제3 전극(13)은 내부로 배출 가스를 통과시켜야 하므로 복수의 개구부를 형성한 구조 또는 메쉬형 구조로 이루어질 수 있다. 배출 가스의 진행 방향을 따라 제1 전극(11)과 촉매(20) 및 제3 전극(13)이 순서대로 위치하거나, 반대로 제3 전극(13)과 촉매(20) 및 제1 전극(11)이 순서대로 위치할 수 있다.The third electrode 13 is located between the catalyst 20 and the fourth space S40 and the catalyst 20 is located between the first electrode 11 and the third electrode 13. [ Since the third electrode 13 must pass the exhaust gas to the inside thereof, the third electrode 13 may have a structure having a plurality of openings or a mesh-like structure. The first electrode 11, the catalyst 20 and the third electrode 13 are placed in order along the traveling direction of the exhaust gas or the third electrode 13 and the catalyst 20 and the first electrode 11, In this order.

제1 전극(11)과 제3 전극(13)이 전원부와 연결되어 구동 전극이 될 수 있다. 이 경우 제2 전극(12)이 접지 전극이 된다. 또는 제2 전극(12)이 전원부와 연결되어 구동 전극이 될 수 있다. 이 경우 제1 전극(11)과 제3 전극(13)이 접지 전극이 된다. 두 경우 모두 제1 전극(11)과 촉매(20) 사이의 제1 공간(S10)과, 촉매(20)와 제3 전극(13) 사이의 제4 공간(S40) 모두에서 제1 전극(11) 및 제3 전극(13)과 촉매(20)의 전위 차에 의해 같은 세기의 플라즈마가 생성된다.The first electrode 11 and the third electrode 13 may be connected to a power source to be a driving electrode. In this case, the second electrode 12 becomes a ground electrode. Or the second electrode 12 may be connected to a power source to be a driving electrode. In this case, the first electrode 11 and the third electrode 13 become ground electrodes. Both the first electrode 11 and the second electrode 11 are formed in both the first space S10 between the first electrode 11 and the catalyst 20 and the fourth space S40 between the catalyst 20 and the third electrode 13. [ And the potential difference between the third electrode 13 and the catalyst 20 generate a plasma of the same intensity.

따라서 배출 가스의 진행 방향에 관계없이 배출 가스는 플라즈마-촉매-플라즈마를 순서대로 거치면서 유해 기체가 저감된다. 그 결과, 플라즈마 처리 단계를 늘려 저온 시동 초기의 유해 기체 저감 효율을 높일 수 있다. 그리고 촉매(20)의 양측에서 강한 플라즈마가 생성됨에 따라 촉매(20)를 보다 신속하게 가열시킬 수 있으므로 촉매(20)가 활성화되는 시간을 단축시킬 수 있다.Therefore, regardless of the direction of the exhaust gas, the exhaust gas passes through the plasma-catalyst-plasma in order to reduce the harmful gas. As a result, the harmful gas reduction efficiency at the initial stage of low-temperature start-up can be increased by increasing the plasma treatment step. Further, as the strong plasma is generated on both sides of the catalyst 20, the catalyst 20 can be heated more quickly, and the time for activating the catalyst 20 can be shortened.

도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 플라즈마-촉매 반응기의 개략적인 사시도이다.9 is a schematic perspective view of a plasma-catalytic reactor according to a fifth embodiment of the present invention.

도 9를 참고하면, 제5 실시예의 플라즈마-촉매 반응기(500)는 제1 전극(11)의 외측에 촉매(22)와 제4 전극(14)이 추가되는 것을 제외하고 전술한 제1 실시예 또는 제2 실시예와 같은 구성으로 이루어진다. 도 9에서는 제1 실시예의 구조를 기본 구조로 도시하였으며, 제1 실시예와 같은 부재에 대해서는 같은 도면 부호를 사용한다.9, the plasma-catalytic reactor 500 of the fifth embodiment is similar to that of the first embodiment except that the catalyst 22 and the fourth electrode 14 are added outside the first electrode 11, Or the second embodiment. In FIG. 9, the structure of the first embodiment is shown as a basic structure, and the same reference numerals are used for the same members as in the first embodiment.

제2 전극(12)과 접하는 촉매가 제1 촉매(21)가 되고, 제1 전극(11)의 외측에서 제5 공간(S50)을 사이에 두고 제2 촉매(22)가 위치한다. 제1 전극(11)은 제1 촉매(21)와 제2 촉매(22) 사이에 위치한다. 배출 가스의 진행 방향을 따라 제2 촉매(22)와 제1 전극(11) 및 제1 촉매(21)가 순서대로 위치하거나, 제1 촉매(21)와 제1 전극(11) 및 제2 촉매(22)가 순서대로 위치할 수 있다.The catalyst in contact with the second electrode 12 becomes the first catalyst 21 and the second catalyst 22 is located outside the first electrode 11 with the fifth space S50 therebetween. The first electrode 11 is located between the first catalyst 21 and the second catalyst 22. The second catalyst 22 and the first electrode 11 and the first catalyst 21 are placed in order along the traveling direction of the exhaust gas or the first catalyst 21 and the first electrode 11, (22) can be placed in order.

제4 전극(14)은 제2 촉매(22)의 바깥 표면과 접하며 제2 촉매(22)의 둘레 방향을 따라 위치한다. 제4 전극(14)은 제2 촉매(22)의 둘레를 한 바퀴 둘러싸는 고리 모양으로 형성되거나, 제2 촉매(22)의 둘레 일부와 접하는 띠 모양으로 형성될 수 있다. 도 9에서는 제4 전극(14)이 고리 모양인 경우를 예로 들어 도시하였다.The fourth electrode 14 contacts the outer surface of the second catalyst 22 and is located along the circumferential direction of the second catalyst 22. The fourth electrode 14 may be formed in a ring shape that surrounds the second catalyst 22 by one turn or may have a band shape in contact with a part of the circumference of the second catalyst 22. [ In FIG. 9, the case where the fourth electrode 14 is annular is shown as an example.

제1 촉매(21)와 제2 촉매(22)는 같은 종류의 촉매이거나 다른 종류의 촉매일 수 있다. 두 번째 경우 제1 촉매(21)와 제2 촉매(22)는 서로 다른 성분의 전도성 촉매층을 포함하여 종류가 다른 유해 기체를 처리할 수 있다. 예를 들어, 제1 촉매(21)와 제2 촉매(22) 중 어느 하나는 질소산화물을 주로 제거하고, 다른 하나는 일산화탄소와 탄화수소를 주로 제거할 수 있다.The first catalyst 21 and the second catalyst 22 may be the same type of catalyst or different kinds of catalysts. In the second case, the first catalyst 21 and the second catalyst 22 may include different conductive catalyst layers to treat harmful gases of different kinds. For example, one of the first catalyst 21 and the second catalyst 22 may mainly remove nitrogen oxides and the other may mainly remove carbon monoxide and hydrocarbons.

또한, 배출 가스에 포함된 유해 기체의 특정 성분이 높은 농도를 나타내는 경우, 예를 들어 탄화수소의 농도가 높은 경우, 제1 촉매(21)와 제2 촉매(22) 중 어느 하나는 삼원 촉매로 구성되고, 다른 하나는 탄화수소를 주로 제거하는 촉매로 구성될 수 있다. 이 경우 높은 농도를 나타내는 유해 기체의 특정 성분을 2차에 걸쳐 높은 효율로 제거할 수 있다.Further, when a specific component of the harmful gas contained in the exhaust gas shows a high concentration, for example, when the concentration of hydrocarbon is high, any one of the first catalyst 21 and the second catalyst 22 is composed of a three- And the other may be composed of a catalyst which mainly removes hydrocarbons. In this case, specific components of the harmful gas exhibiting a high concentration can be removed at a high efficiency through the second order.

제1 전극(11)은 전원부와 연결되어 구동 전극으로 기능하고, 제2 전극(12)과 제4 전극(14)은 접지 전극이 될 수 있다. 반대로 제2 전극(12)과 제4 전극(14)이 전원부와 연결되어 구동 전극으로 기능하고, 제1 전극(11)이 접지 전극이 될 수 있다.The first electrode 11 may be connected to a power source to function as a driving electrode, and the second electrode 12 and the fourth electrode 14 may serve as a ground electrode. In contrast, the second electrode 12 and the fourth electrode 14 may be connected to a power source to function as a driving electrode, and the first electrode 11 may serve as a ground electrode.

제1 전극(11) 또는 제2 전극(12)과 제4 전극(14)에 고전압을 인가하면, 제1 전극(11)과 제1 촉매(21) 사이의 제1 공간(S10) 및 제1 전극(11)과 제2 촉매(22) 사이의 제5 공간(S50)에서 플라즈마 방전이 일어나 유해 기체를 저감시킨다. 그리고 플라즈마 방전으로 인해 제1 촉매(21)와 제2 촉매(22)가 신속하게 가열되면서 제1 촉매(21)와 제2 촉매(22)의 촉매 작용으로 유해 기체를 저감시킨다.When a high voltage is applied to the first electrode 11 or the second electrode 12 and the fourth electrode 14, a first space S10 between the first electrode 11 and the first catalyst 21, A plasma discharge occurs in the fifth space S50 between the electrode 11 and the second catalyst 22 to reduce the harmful gas. The first catalyst 21 and the second catalyst 22 are rapidly heated by the plasma discharge, and the harmful gas is reduced by the catalytic action of the first catalyst 21 and the second catalyst 22.

제5 실시예의 플라즈마-촉매 반응기(500)는 두 개의 촉매(21, 22)와 세 개의 전극(11, 12, 14)을 구비하며, 플라즈마-촉매 반응기(500)로 유입된 배출 가스는 두 곳의 플라즈마와 두 개의 촉매를 순차적으로 거치면서 유해 성분이 저감된다.The plasma-catalytic reactor 500 of the fifth embodiment has two catalysts 21 and 22 and three electrodes 11, 12 and 14, and the exhaust gas introduced into the plasma- The plasma and the two catalysts are sequentially passed through to reduce harmful components.

도 10은 본 발명의 제6 실시예에 따른 플라즈마-촉매 반응기의 개략적인 사시도이다.10 is a schematic perspective view of a plasma-catalytic reactor according to a sixth embodiment of the present invention.

도 10을 참고하면, 제6 실시예의 플라즈마-촉매 반응기(600)는 배출 가스의 흐름 방향을 따라 서로간 거리를 두고 나란히 위치하는 복수의 촉매(25~28)와, 복수의 촉매(25~28) 각각의 바깥 표면과 접하며 각 촉매(25~28)의 둘레 방향을 따라 위치하는 복수의 전극(15~18)과, 복수의 전극(15~18) 중 적어도 한 전극과 연결되는 전원부(도시하지 않음)를 포함한다.Referring to FIG. 10, the plasma-catalytic reactor 600 of the sixth embodiment includes a plurality of catalysts 25-28 placed side by side with each other along the flow direction of the exhaust gas, a plurality of catalysts 25-28 (Not shown) connected to at least one electrode of the plurality of electrodes 15 to 18, a plurality of electrodes 15 to 18 disposed in contact with the outer surfaces of the respective catalysts 25 to 28 along the circumferential direction of the catalysts 25 to 28, ).

도 10에서는 배출 가스의 유로에 제1 촉매(25), 제2 촉매(26), 제3 촉매(27), 및 제4 촉매(28)가 나란히 설치되는 경우를 예로 들어 도시하였다. 제1 내지 제4 촉매(25~28)는 모두 같은 종류의 촉매이거나, 제1 내지 제4 촉매(25~28) 중 적어도 하나는 다른 하나와 다른 종류의 촉매일 수 있다. 촉매(25~28)의 개수는 도시한 예로 한정되지 않는다.In FIG. 10, the first catalyst 25, the second catalyst 26, the third catalyst 27, and the fourth catalyst 28 are installed side by side in the flow path of the exhaust gas. The first to fourth catalysts 25 to 28 may all be the same kind of catalyst or at least one of the first to fourth catalysts 25 to 28 may be a catalyst different from the other one. The number of the catalysts 25 to 28 is not limited to the illustrated example.

제1 전극(15), 제2 전극(16), 제3 전극(17), 및 제4 전극(18) 각각은 제1 내지 제4 촉매(25~28) 각각의 바깥 표면과 접하며 해당 촉매의 둘레 방향을 따라 위치한다. 제1 내지 제4 전극(15~18) 각각은 해당 촉매의 둘레를 한 바퀴 둘러싸는 고리 모양으로 형성되거나, 해당 촉매의 둘레 일부와 접하는 띠 모양으로 형성될 수 있다. 도 10에서는 제1 내지 제4 전극(15~18)이 고리 모양인 경우를 예로 들어 도시하였다.Each of the first electrode 15, the second electrode 16, the third electrode 17 and the fourth electrode 18 is in contact with the outer surface of each of the first to fourth catalysts 25 to 28, Along the circumferential direction. Each of the first to fourth electrodes 15 to 18 may be formed in a ring shape that surrounds the perimeter of the catalyst or may be formed in a band shape in contact with a part of the periphery of the catalyst. In FIG. 10, the case where the first to fourth electrodes 15 to 18 are annular is shown as an example.

배출 가스의 진행 방향을 따라 복수의 전극(15~18)을 홀수번째 전극과 짝수번째 전극으로 분류하면, 홀수번째 전극이 전원부와 연결되어 구동 전극으로 기능하고, 짝수번째 전극이 접지 전극이 될 수 있다. 반대로 짝수번째 전극이 전원부와 연결되어 구동 전극으로 기능하고, 홀수번째 전극이 접지 전극이 될 수 있다.If the plurality of electrodes 15 to 18 are classified into the odd-numbered electrode and the even-numbered electrode along the traveling direction of the exhaust gas, the odd-numbered electrode is connected to the power supply unit to function as a driving electrode, and the even- have. On the contrary, the even-numbered electrode may be connected to the power supply to function as a driving electrode, and the odd-numbered electrode may serve as a ground electrode.

홀수번째 전극 또는 짝수번째 전극에 고전압을 인가하면, 제1 내지 제4 촉매(25~28)들 사이의 세 공간에서 플라즈마 방전이 일어나 저온 구간에서 유해 기체를 저감시킨다. 그리고 플라즈마 방전으로 인해 제1 내지 제4 촉매(25~28)가 신속하게 가열되므로 촉매들(25~28)이 활성화되는 시간을 단축시킬 수 있다.When a high voltage is applied to the odd-numbered electrode or the even-numbered electrode, plasma discharge occurs in three spaces between the first to fourth catalysts 25 to 28, thereby reducing the harmful gas in the low temperature region. Also, since the first to fourth catalysts 25 to 28 are rapidly heated due to the plasma discharge, the activation time of the catalysts 25 to 28 can be shortened.

제6 실시예의 플라즈마-촉매 반응기(600)는 네 개의 촉매(25~28)와 네 개의 전극(15~18)을 구비하며, 플라즈마-촉매 반응기(600)로 유입된 배출 가스는 세 곳의 플라즈마와 네 개의 촉매(25~28)를 순차적으로 거치면서 유해 성분이 저감된다.The plasma-catalytic reactor 600 of the sixth embodiment has four catalysts 25 to 28 and four electrodes 15 to 18, and the exhaust gas flowing into the plasma-catalytic reactor 600 is supplied to three plasma And the four catalysts 25 to 28 are sequentially passed through to reduce the harmful components.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Of course.

100, 200, 300, 400, 500, 600: 플라즈마-촉매 반응기
11: 제1 전극 12: 제2 전극
13: 제3 전극 14: 제4 전극
20: 촉매 21: 제1 촉매
22: 제2 촉매 30: 절연 지지체
40: 전원부100, 200, 300, 400, 500, 600: Plasma-catalytic reactor
11: first electrode 12: second electrode
13: third electrode 14: fourth electrode
20: Catalyst 21: First catalyst
22: second catalyst 30: insulating support
40:

Claims (18)

내부로 배출 가스를 통과시키며 촉매 반응을 이용하여 배출 가스에 포함된 유해 기체를 저감시키는 촉매;
배출 가스의 진행 방향을 따라 상기 촉매와 제1 공간을 사이에 두고 마주하는 제1 전극; 및
상기 촉매의 외주면과 접하여 상기 촉매와 통전되고, 상기 촉매의 둘레 방향을 따라 상기 촉매의 둘레 일부와 접하는 띠 모양으로 형성되는 제2 전극
을 포함하며,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 중 어느 한 전극은 전원부에 연결되고, 다른 한 전극은 접지되는 플라즈마-촉매 반응기.A catalyst for passing exhaust gas through the catalyst and reducing a harmful gas contained in the exhaust gas using a catalytic reaction;
A first electrode facing the catalyst with the first space therebetween along the traveling direction of the exhaust gas; And
A second electrode formed in contact with the outer circumferential surface of the catalyst and electrically connected with the catalyst and formed in a band shape in contact with a peripheral portion of the catalyst along a circumferential direction of the catalyst,
/ RTI >
Wherein one of the first electrode and the second electrode is connected to a power source and the other electrode is grounded. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 전원부는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 중 어느 한 전극으로 정현파 또는 펄스형 고전압을 인가하여 상기 제1 공간에 플라즈마를 생성하며, 상기 촉매가 활성화된 이후 전압 인가를 중지하는 플라즈마-촉매 반응기.The method according to claim 1,
The power supply unit generates plasma in the first space by applying a sine wave or pulsed high voltage to one of the first electrode and the second electrode, and stops the voltage application after the catalyst is activated. . 제1항에 있어서,
상기 제1 전극은 복수의 개구부와 메쉬부 중 어느 하나를 포함하여 배출 가스를 통과시키는 플라즈마-촉매 반응기.The method according to claim 1,
Wherein the first electrode includes one of a plurality of openings and a mesh portion to allow exhaust gas to pass therethrough. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 촉매와 제2 공간을 사이에 두고 위치하는 제3 전극을 더 포함하며,
상기 제3 전극은 상기 제1 전극과 같은 전압을 인가받는 플라즈마-촉매 반응기.The method according to claim 1,
And a third electrode positioned between the catalyst and the second space,
And the third electrode receives the same voltage as the first electrode. 제6항에 있어서,
상기 제3 전극은 복수의 개구부와 메쉬부 중 어느 하나를 포함하여 배출 가스를 통과시키는 플라즈마-촉매 반응기.The method according to claim 6,
Wherein the third electrode includes one of a plurality of openings and a mesh portion to allow exhaust gas to pass therethrough. 제1항에 있어서,
상기 촉매는 제1 촉매이고,
상기 제1 전극과 상기 제1 촉매 사이에 위치하는 제2 촉매를 더 포함하는 플라즈마-촉매 반응기.The method according to claim 1,
Wherein the catalyst is a first catalyst,
And a second catalyst positioned between the first electrode and the first catalyst. 제1항에 있어서,
상기 촉매는 제1 촉매이고,
상기 제1 전극의 외측에서 제2 공간을 사이에 두고 위치하는 제2 촉매와, 제2 촉매의 바깥 표면과 접하며 제2 촉매의 둘레 방향을 따라 위치하는 제4 전극을 더 포함하는 플라즈마-촉매 반응기.The method according to claim 1,
Wherein the catalyst is a first catalyst,
A second catalyst positioned outside the first electrode with a second space therebetween and a fourth electrode contacting the outer surface of the second catalyst and positioned along the circumferential direction of the second catalyst, . 제9항에 있어서,
상기 제4 전극은 상기 제2 촉매의 둘레를 한 바퀴 둘러싸는 고리 모양과, 상기 제2 촉매의 둘레 일부와 접하는 띠 모양 중 어느 하나로 형성되는 플라즈마-촉매 반응기.10. The method of claim 9,
Wherein the fourth electrode is formed of one of an annular shape that surrounds the periphery of the second catalyst by one turn and a stripe shape which is in contact with a part of the periphery of the second catalyst. 제9항에 있어서,
상기 제4 전극은 상기 제2 전극과 같은 전압을 인가받는 플라즈마-촉매 반응기.10. The method of claim 9,
And the fourth electrode receives the same voltage as the second electrode. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 촉매와 상기 제2 촉매는 다른 종류의 촉매로 구성되어 서로 다른 성분의 유해 기체를 처리하는 플라즈마-촉매 반응기.The method according to any one of claims 8 to 11,
Wherein the first catalyst and the second catalyst are composed of different kinds of catalysts and treat harmful gases of different components. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 촉매와 상기 제2 촉매 중 어느 하나는 삼원 촉매이고, 다른 하나는 일산화탄소와 탄화수소 및 질소산화물 중 적어도 하나를 저감시키는 촉매로 구성되는 플라즈마-촉매 반응기.The method according to any one of claims 8 to 11,
Wherein one of the first catalyst and the second catalyst is a three-way catalyst, and the other is a catalyst for reducing carbon monoxide, at least one of hydrocarbons and nitrogen oxides. 배출 가스의 흐름 방향을 따라 서로간 거리를 두고 나란히 위치하는 복수의 촉매;
상기 복수의 촉매 각각의 외주면과 접하여 상기 촉매와 통전되고, 상기 복수의 촉매 각각의 둘레 방향을 따라 상기 촉매의 둘레 일부와 접하는 띠 모양으로 형성되는 복수의 전극; 및
상기 복수의 전극 중 적어도 하나의 전극과 연결되는 전원부
를 포함하는 플라즈마-촉매 반응기.A plurality of catalysts positioned side by side with each other along the flow direction of the exhaust gas;
A plurality of electrodes which are in contact with an outer circumferential surface of each of the plurality of catalysts and are electrically connected to the catalyst and are formed in a band shape in contact with a peripheral portion of the catalyst along a circumferential direction of each of the plurality of catalysts; And
A power supply unit connected to at least one of the plurality of electrodes,
Lt; RTI ID = 0.0 > 1, < / RTI > 삭제delete 제14항에 있어서,
상기 복수의 전극은 배출 가스의 진행 방향을 따라 홀수번째 전극과 짝수번째 전극으로 분류되고,
상기 홀수번째 전극과 상기 짝수번째 전극 중 어느 하나는 상기 전원부와 연결되며, 다른 하나는 접지되는 플라즈마-촉매 반응기.15. The method of claim 14,
The plurality of electrodes are classified into an odd-numbered electrode and an even-numbered electrode along the traveling direction of the exhaust gas,
Wherein one of the odd-numbered electrode and the even-numbered electrode is connected to the power source and the other is grounded. 제16항에 있어서,
상기 전원부는 상기 홀수번째 전극과 상기 짝수번째 전극 중 어느 하나로 정현파 또는 펄스형 고전압을 인가하여 상기 복수의 촉매 사이 공간으로 플라즈마를 생성하며, 상기 복수의 촉매가 활성화된 이후 전압 인가를 중지하는 플라즈마-촉매 반응기.17. The method of claim 16,
Wherein the power unit generates a plasma in a space between the plurality of catalysts by applying a sine wave or pulse high voltage to one of the odd-numbered electrode and the even-numbered electrode, and stops the voltage application after the plurality of catalysts are activated, Catalytic reactor. 제1항 또는 제14항에 있어서,
상기 촉매는 담체와, 담체 표면에 부착된 전도성 촉매층을 포함하며,
상기 담체는 알루미나(Al2O3), 카본, 제올라이트, 실리카(SiO2), 및 실리콘 카바이드(SiC)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하고,
상기 전도성 촉매층은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 루테늄(Ru), 레늄(Re), 및 오스뮴(Os)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 플라즈마-촉매 반응기.The method according to claim 1 or 14,
Wherein the catalyst comprises a carrier and a conductive catalyst layer attached to the surface of the carrier,
Wherein the carrier comprises at least one selected from the group consisting of alumina (Al 2 O 3 ), carbon, zeolite, silica (SiO 2 ), and silicon carbide (SiC)
The conductive catalyst layer may be formed of at least one selected from the group consisting of Au, Ag, Pt, Pd, Rh, Ir, Ru, At least one selected from the group consisting of:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102193939B1 (en) * 2019-10-31 2020-12-22 서울대학교산학협력단 Energy and Cost Saving Catalytic Reactor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010265850A (en) * 2009-05-16 2010-11-25 Zeniya Jidosha:Kk Gas purifying device and gas purifying method
KR101065013B1 (en) * 2009-10-16 2011-09-15 한국기계연구원 Plasma reactor for abatement of hazardous material and driving method thereof
KR101182356B1 (en) * 2012-04-27 2012-09-20 한국기계연구원 Plasma-catalytic reactor for removal of hazadous gases and removing method of hazadous gases using the same
KR101215628B1 (en) * 2012-06-26 2012-12-26 한국기계연구원 Atmospheric-pressure plasma reactor for large area treatment

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010265850A (en) * 2009-05-16 2010-11-25 Zeniya Jidosha:Kk Gas purifying device and gas purifying method
KR101065013B1 (en) * 2009-10-16 2011-09-15 한국기계연구원 Plasma reactor for abatement of hazardous material and driving method thereof
KR101182356B1 (en) * 2012-04-27 2012-09-20 한국기계연구원 Plasma-catalytic reactor for removal of hazadous gases and removing method of hazadous gases using the same
KR101215628B1 (en) * 2012-06-26 2012-12-26 한국기계연구원 Atmospheric-pressure plasma reactor for large area treatment

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