WO1996037690A1 - Verfahren und vorrichtung zur behandlung von abgas - Google Patents

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WO1996037690A1
WO1996037690A1 PCT/DE1996/000945 DE9600945W WO9637690A1 WO 1996037690 A1 WO1996037690 A1 WO 1996037690A1 DE 9600945 W DE9600945 W DE 9600945W WO 9637690 A1 WO9637690 A1 WO 9637690A1
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dielectric
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discharge
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Willi Neff
Klaus Pochner
Rainer Lebert
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Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a method for treating exhaust gas according to the preamble of claim 1 and a device for treating exhaust gas, in particular to carry out the method according to the preamble of claim 14.
  • the invention is used in all areas of technology in which flowing exhaust gases have to undergo post-treatment to reduce pollutants, for example in automotive engineering, in power plants or waste incineration plants.
  • lean NO x catalysts In order to reduce NO in the presence of O 2 , lean NO x catalysts are being developed, which reduce the NO x emissions by adding reducing agents in selectively operating catalysts (including zeolite). The working temperature ranges and the efficiency of these catalysts are clearly limited. The addition of a reducing agent to the exhaust gas is problematic in mobile use.
  • a fundamentally different way of treating exhaust gases for the purpose of reducing pollutants is the large-area excitation of barrier discharges with high-frequency alternating voltage.
  • this type of discharge also known as dielectrically impeded discharge or silent discharge
  • at least one of the electrodes is separated from the discharge space by separation achieved by a dielectric (dielectric barrier) temporary individual discharges that are homogeneously distributed over the entire electrode area.
  • non-thermal electron energy distribution is based on the fact that locally the duration of the thermalization is large compared to the duration of the individual discharge event.
  • non-thermal discharges in high-pressure plasmas are limited to discharge durations of a few 10 nanoseconds, and processes that run quickly over time dominate the processes.
  • molecules in the exhaust gas are first split by electron bombardment. The radicals then react further with other molecules in the exhaust gas to give the end products. The course of the reaction is primarily determined by the temperature of the exhaust gas and the equilibrium distributions of the possible end products, while the reaction rate can be decoupled from this by controlling the collisions of the electrons.
  • the chemical reactions take place in a limited area around the filaments of the barrier discharge.
  • the aim must therefore be to generate a single filament at least once in each volume element of the exhaust gas stream.
  • Such a method for treating exhaust gas and a corresponding device are known from the generic WO 92/19361. From this publication it is known to conduct the exhaust gas through a discharge space and to allow dielectric discharges to act there on the exhaust gas.
  • the discharge space is formed by a chamber that also serves as an external electrode.
  • a tubular dielectric is arranged inside, which carries the second electrode on the side facing away from the discharge space.
  • a high-frequency AC voltage in the kV range is applied to the electrodes.
  • the chamber has a constant cross section, so that a coaxial system is formed as a result.
  • Other cross sections are also presented as conceivable. In any case, the system has an essentially spatially homogeneous field distribution along its longitudinal axis. This essentially creates the same discharge conditions in the entire volume.
  • the device known from WO 92/19361 also has electrodes with smooth surfaces.
  • a disadvantage of this arrangement is that it is difficult to generate a dielectric discharge in the form of a single discharge filament at least once in each volume element of the exhaust gas stream. This is because in the volume range in which ignition has already occurred, for a specific one Period of time, the probability of ignition remains increased.
  • the object of the invention is to further develop the generic method and the generic device in such a way that the efficiency of the conversion of pollutants into exhaust gases is improved, while at the same time enabling a compact design of the devices with which the exhaust gas is treated.
  • a solution for the device for treating exhaust gas is specified with the features of claim 14.
  • Advantageous embodiments of the device according to the invention are specified in subclaims 15 to 38.
  • the main advantage of the present invention is that there is a deliberate deviation from a macroscopically smooth surface with a homogeneous field distribution in order to exploit the increase in the probability of ignition in inhomogeneous areas of the electrical field.
  • REPLACEMENT BUTT (RULE 26 When operating a test apparatus, it was found that inhomogeneities in the electrode surface can increase the probability of ignition locally, even in the gas volumes in which no discharge has yet taken place. Since the gas flow flows through the electrode system at high speed, the next filament is preferably ignited in another volume element of the exhaust gas. However, the surface of the electrode and / or dielectric must be structured in such a way that no sharp tips or edges occur in order to avoid the transition to a corona discharge.
  • a coaxial reactor with tangential inflow and outflow openings at the ends and a helical discharge curtain is a particularly suitable embodiment for use in motor vehicles (claims 2 and 22-26).
  • the distance between the discharge curtains is preferably dimensioned such that either the disturbance in the probability of ignition for subsequent filaments has decayed due to the previous discharge (ionization, heating, etc.), or the volume treated has mixed with the untreated volume due to turbulence. Otherwise the distribution of the filaments in the longitudinal direction in the flowing gas volume would be made uniform, but the lateral position of the filaments would remain fixed in successive curtains. If, for reasons of size, the discharge curtains must be closer than the distance mentioned, an additional structuring of the strip-shaped inhomogeneities transverse to the flow direction is alternatively possible. In particular, a two-dimensional grid of punctiform inhomogeneities can also be created.
  • Fig. 3 arrangement of the device according to the invention in the exhaust line
  • Fig. 4 b multilayer plate stack
  • Fig. 5 b bundle of coaxial discharge spaces
  • Fig. 6 Annular gap geometry with a spirally structured electrode surface
  • the present invention is to be explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments.
  • the exemplary embodiments relate to the use of the present invention in automotive technology.
  • the invention can also be used in other areas of technology, where flowing gases are to be subjected to a plasma-chemical conversion.
  • Thermal power plants or waste incineration plants may be mentioned here as examples.
  • a dielectric 3, 4 is arranged between two electrically conductive electrodes 1 and 2, for example metal plates. This can be arranged as an insulator layer 3 on an electrode, as shown in FIG. 1 a, or an insulator layer 3, 4 is applied to each electrode, as shown in FIG. 1 b. This can consist, for example, of glass, quartz, ceramic or anodized.
  • the dielectric can also be made of a stable material and support the electrodes, for example through a vapor-deposited metal layer. The thickness of the dielectric is usually 1 to 3 mm.
  • the discharge space 6 between the electrodes typically has a height of 1 to 10 mm.
  • the electrodes are electrically conductively connected to a suitable generator 5, which generates a high-frequency high voltage; the frequency is typically in the range from approximately 20 kHz to 500 kHz and the voltage values are in the range from approximately 5 kV to 15 kV.
  • a gas discharge is formed in the form of many homogeneously distributed, short-lived discharge filaments 7.
  • the gas or gas mixture to be treated in particular automobile exhaust gases or flue gases from power plants, is flowed through the discharge space of the device during the electrical discharge.
  • a plasma chemical conversion of the pollutants takes place.
  • a gas or gas mixture for synthesis can be passed through a device according to the invention. This is particularly advantageous if a thermally unstable gas for synthesis is to be exposed to the same number of discharges in each volume element.
  • 2a to 2e show various possibilities with which spatial inhomogeneities of the electric field can be generated in the discharge space 6.
  • 2 a shows a thickening 1 a of the upper electrode 1 directed towards the discharge space 6, which is not in this embodiment
  • the HE is covered with a dielectric.
  • the density of the discharge filaments 7 is significantly increased compared to the remaining electrode area.
  • the dielectric can have a suitable recess in the area of the thickening 1 a of the electrode 1, so that the surface facing the discharge space is flat (FIG. 2 b).
  • the layer thickness of the dielectric can also be constant (FIG. 2 c).
  • a smooth electrode can also be provided and the dielectric 3 is made with a thickening 3a. In the same way, this creates an inhomogeneity which causes an increased filament density in this area.
  • a pretreatment sining, tempering, doping
  • the formation of one or more discharge curtains, which must be traversed by the gas to be treated, is promoted in particular by designing strip-shaped inhomogeneities lying transversely to the gas flow.
  • sharp points or edges on the inhomogeneities are to be avoided, since otherwise the electric field strength at these points is increased so much that the barrier discharge changes into a corona discharge with a significantly lower power density and increased electrode erosion.
  • the excitation frequency of the electrical discharge also plays a role.
  • Barrier discharges are usually stimulated. usually with high-frequency AC voltage in the frequency range from a few tens to a few hundred kilohertz.
  • the voltage form can be selected to be sinusoidal or anharmonic, in particular consisting of a fundamental frequency and a few harmonics.
  • Short-lived filaments are ignited in the discharge gas each time the ignition voltage is exceeded in each period.
  • the excitation frequency 25 kHz
  • the filaments ignite from successive discharge curtains in the same or in different volume elements.
  • the number of discharge events in the same volume element can be set within a zone and within the entire reactor.
  • a spatially constant discharge pattern can be achieved even with unsteady engine operation.
  • FIG 3 schematically shows the arrangement of the device 8 in the exhaust line of a motor vehicle between the engine 9 and the exhaust 10, for example instead of an exhaust pipe (muffler), the function of which the device according to the invention can take over.
  • FIGS. 4 a, b and 5 a, b A number of possible geometries for the device according to the invention is shown in FIGS. 4 a, b and 5 a, b.
  • the exhaust gas is flowed through a motor-side 9a and an exhaust-side 10a connection through the only schematically marked discharge space.
  • 4a shows an example of a planar arrangement of a large-area gap between two plane-parallel plate electrodes.
  • 4b shows a multilayer plate stack, the electrodes of which are alternately connected to the two poles of the voltage source (not shown).
  • 5a shows the coaxial arrangement of an outer tubular electrode 1 and an inner tubular electrical
  • REPLACEMENT BUTT REG de 2.
  • the discharge space 6 forms an annular gap between coaxial tubes.
  • several coaxial electrode arrangements can be expanded to form a tube bundle.
  • FIG. 6 shows a more specific example of an annular gap geometry with a structured electrode surface.
  • the exhaust gas to be treated flows tangentially over heads 9b, 10b at the ends through the discharge space 6a designed as an annular gap. This creates a helical gas flow.
  • the inner electrode 2 has thickened portions 2a, which are also arranged helically, but with a different sense of screwing. This means that the gas flow is approximately perpendicular to the thickened areas.
  • the outer electrode 1 and the outer dielectric 3d are shown transparently for better clarity.
  • the inventive design of the discharge space can advantageously be combined with other measures to increase the conversion rate in plasma-chemical reactions in barrier discharges.
  • the use of catalytic materials for metal electrodes or for the dielectric barriers is particularly noteworthy.
  • the gas discharge can be limited to areas with or without a catalyst only within the reactor. This now allows for the first time
  • the flow cross section of the reactor is changed at one point by the inhomogeneities, the flow velocity and thus the gas density also change there.
  • the gas density drops, which, in addition to the reinforced electrical field, causes the ignition threshold to drop further.
  • the local flow rate can also be influenced by blowing or sucking gas through the joints of the segments. This also creates a gas flow that runs at least in places parallel to the electrical field lines.

Abstract

Es wird ein Vefahren zur Behandlung von Abgas beschrieben, wobei das Abgas einen Entladungsraum mit einem elektrischen Feld durchströmt, in dem dielektrische Entladungen (Barrierenentladungen) erzeugt werden. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß das elektrische Feld einen oder mehrere räumlich inhomogene Bereiche aufweist. Eine Vorrichtung, mit der das Verfahren durchgeführt werden kann, besteht aus wenigstens einem Paar von flächigen Elektroden (1, 2), die einander gegenüberliegend angeordnet sind, so daß sie einen Entladungsraum (6) zwischen sich bilden, und die an eine Spannungsquelle angeschlossen sind, so daß in dem Entladungsraum ein elektrisches Feld erzeugt wird. Dabei ist bei jedem Elektrodenpaar wenigstens eine Elektrode (1, 2) auf der dem Entladungsraum zugewandten Seite mit einem Dielektrikum (3, 4) belegt und das Abgas durchströmt diesen Entladungsraum. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß Mittel zur Erzeugung von räumlichen Inhomogenitäten des elektrischen Feldes vorgesehen sind. Dabei kann es sich z.B. um Verdickungen von Elektrode (1a) und/oder Dielektrikum (3a) handeln.

Description

VERFAHREN UNDVORRICHTUNGZURBEHANDLUNGVONABGAS
BESCHREIBUNG
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Abgas gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie eine Vorrichtung zur Behandlung von Abgas, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 14. Die Erfindung findet in allen Gebieten der Technik Anwendung, in denen strömende Abgase zur Schadstoffreduzierung einer Nachbehandlung zu unterziehen sind, beispielsweise in der Automobiltechnik, bei Kraftwerken oder Müllverbrennungsanlagen.
Stand der Technik
Die chemische Umwandlung von Schadstoffen in Abgasen mit klassischen chemischen Verfahren unter Einsatz geeigneter Katalysatoren ist in weiten Bereichen der Technik bekannt.
Beispielsweise sind 3-Wege-Katalysatoren zur gleichzeitigen CO-, HC- und NOχ- Ver¬ minderung bei Ottomotoren Stand der Technik. Voraussetzung hierbei ist, den Motor immer mit stöchiometrischer Luft-/Kraftstoffmischung zu betreiben. Nachteilig ist, daß in der Start- und Warmlaufphase der Katalysator mehrere Minuten braucht, ehe er die not¬ wendige Betriebstemperatur erreicht. In dieser Zeit werden vor allem größere HC- Mengen emittiert. Dieser Nachteil kann durch geeignete, in der Regel jedoch aufwendi¬ ge, Maßnahmen zur Beeinflussung der Betriebstemperatur vermindert werden. So wer¬ den zur Verminderung der Kaltstart-HC-Emmissionen bei Ottomotoren elektrisch- oder brennerbeheizte Katalysatoren bzw. HC-Fallen entwickelt. Das Aufwand-/Nutzen- Verhältnis dieser Techniken ist nicht sehr hoch. Bis zur Serienführung ist noch viel Ent¬ wicklungsarbeit zu leisten. Weiterhin nachteilig ist jedoch, daß diese Katalysatoren in Gegenwart von Sauerstoff zwar die HC und CO oxidieren, die Stickoxide aber nicht re¬ duziert werden.
Weiterhin ist es bekannt, zur Verminderung des Kraftstoffverbrauchs und damit der CO2 Emissionen bei Pkw den mageren Ottomotor oder den direkteinspritzenden Dieselmotor vorzusehen. In beiden Fällen ist im Abgas eine höhere O2-Konzentration enthalten.
Zur NO-Reduzierung in Gegenwart von O2 sind Lean-NOx-Katalysatoren in der Vorent¬ wicklung, die durch Zugabe von Reduktionsmitteln in selektiv arbeitenden Katalysatoren (u.a. Zeolith) den NOx-Ausstoß vermindern. Die Arbeitstemperaturbereiche und die Wir¬ kungsgrade dieser Katalysatoren sind deutlich eingegrenzt. Die Zugabe eines Redukti¬ onsmittels zum Abgas ist im mobilen Einsatz problematisch.
Eine grundsätzlich andere Möglichkeit zur Behandlung von Abgasen zum Zwecke der Schadstoffreduzierung stellt die großflächige Anregung von Barrierenentladungen mit hochfrequenter Wechselspannung dar. Bei dieser, auch als dielektrisch behinderte Ent¬ ladung oder stille Entladung bekannten, Entladungsform werden durch Trennung min¬ destens einer der Elektroden vom Entladungsraum durch ein Dielektrikum (dielektrische Barriere) zeitlich begrenzte Einzelentladungen erreicht, die homogen über die gesamte Elektrodenfläche verteilt sind.
Charakteristisch für diese Hochdruckentladungen ist, daß der Übergang in eine thermi¬ sche Bogenentladung verhindert wird. Die nichtthermische Elektronenenergieverteilung basiert darauf, daß lokal die Dauer der Thermalisierung groß ist gegen die Dauer des einzelnen Entladungsereignisses. Damit sind nichtthermische Entladungen in Hoch¬ druckplasmen auf Entladungsdauern von wenigen 10 Nanosekunden beschränkt und zeitlich schnell ablaufenden Prozesse dominieren die Abläufe. Zur Zerlegung von Schadstoffen werden zunächst Moleküle im Abgas durch Elektronen¬ beschuß gespalten. Anschließend reagieren die Radikale mit anderen Molekülen im Ab¬ gas zu den Endprodukten weiter. Der Ablauf der Reaktion wird vor allem durch die Tem¬ peratur des Abgases und die Gleichgewichtsverteilungen der möglichen Endprodukte bestimmt, während davon entkoppelt die Reaktionsgeschwindigkeit durch die Stöße der Elektronen gesteuert werden kann.
Abhängig von der Lebensdauer der erzeugten Radikale finden die chemischen Reaktio¬ nen in einem begrenzten Bereich um die Filamente der Barrierenentladung statt. Es muß also angestrebt werden, wenigstens einmal in jedem Volumenelement des Abgasstro¬ mes ein Einzelfilament zu erzeugen.
Ein derartiges Verfahren zur Behandlung von Abgas sowie einen entsprechende Vorrich¬ tung sind aus der gattungsbildenden WO 92/19361 bekannt. Aus dieser Druckschrift ist es bekannt, das Abgas durch einen Entladungsraum zu leiten und dort dielektrische Entladungen auf das Abgas einwirken zu lassen. Der Entladungsraum wird von einer Kammer gebildet, die gleichzeitig als äußere Elektrode dient. Im Inneren ist ein rohrför- miges Dielektrikum angeordnet, das auf der dem Entladungsraum abgewandten Seite die zweite Elektrode trägt. An die Elektroden wird eine hochfrequente Wechselspannung im kV-Bereich angelegt. Die Kammer weist einen konstanten Querschnitt auf, so daß im Ergebnis ein koaxiales System gebildet wird. Auch andere Querschnitte werden als denkbar vorgestellt. Das System weist jedenfalls entlang seine Längsachse eine im we¬ sentlichen räumlich homogene Feldverteilung auf. Damit werden im gesamten Volumen im wesentlichen gleiche Entladungsbedingungen geschaffen.
Demgegenüber sind Störungen in der Oberfläche der Elektroden zu vermeiden, da bei Spitzen und Kanten der Übergang zu einer Koronaentladung erfolgt. In dieser ist die Zündspannung aufgrund der Feldüberhöhung an den Spitzen stark herabgesetzt. Die Entladung findet nur in einem engen Bereich um die Spitzen statt und es kann nur eine deutlich verminderte elektrische Leistung in die Entladung eingekoppelt werden. Daher weist auch die aus WO 92/19361 bekannte Einrichtung Elektroden mit glatten Oberflä¬ chen auf. Nachteilig an dieser Anordnung ist jedoch, daß es schwierig ist, wenigstens einmal in jedem Volumenelement des Abgasstromes eine dielektrische Entladung in Form eines einzelnen Entladungsfiiaments zu erzeugen. Dies liegt daran, daß in dem Volumenbereich, in dem bereits eine Zündung stattgefunden hat, für eine bestimmte Zeitspanne die Zündwahrscheinlichkeit erhöht bleibt. Ursachen hierfür sind Dichtegra¬ dienten im Abgas oder noch nicht rekombinierte Ladungsträger. Dieser Effekt dominiert gegenüber dem statistischen Auftreten der Filamente, insbesondere bei Anregung mit hohen Frequenzen. Diese sind jedoch erforderlich, um durch hohe Leistungsdichte ein kleines Bauvolumen des Reaktors zu ermöglichen. In einem mit hoher Geschwindigkeit durch den Entladungsraum strömenden Abgas entsteht zunächst zufällig ein Kanal, der jedoch während der nachfolgenden Spannungsperioden immer wieder im gleichen Vo¬ lumenelement zündet und quasi mit der Gasströmung mitgerissen wird. Abgesehen von einer durch Turbulenzen bedingten Vermischung wird auch bei hoher Dichte der Fila- mante nur ein geringer Teil des Gases tatsächlich direkt der Entladung ausgesetzt.
Der aus WO 92/19361 bekannte Vorschlag, die Länge der Behandlungskammer und die Frequenz der Wechselspannung so aufeinander abzustimmen, daß mindestens acht dielektrische Entladungen stattfinden, während das Abgas die Behandlungskammer durchströmt, führt somit nur zu einer begrenzten Verbesserung des Umsetzunggrades.
Darstellung der Erfindung
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfah¬ ren und die gattungsgemäße Vorrichtung dahingehend weiterzuentwickeln, daß die Effi¬ zienz der Schadstoffumsetzung in Abgasen verbessert wird, wobei gleichzeitig eine kompakte Bauweise der Vorrichtungen ermöglicht wird, mit denen das Abgas behandelt wird.
Eine Lösung für das Verfahren, mit dem die Behandlung des Abgases erfolgen soll, ist mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 angegeben. Vorteilhafte Weiterentwicklun¬ gen sind in den Unteransprüchen 2 bis 13 angegeben.
Eine Lösung für die Vorrichtung zur Behandlung von Abgas ist mit Merkmalen des Pa¬ tentanspruches 14 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen 15 bis 38 angegeben.
Der wesentliche Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß bewußt von einer makroskopisch glatten Oberfläche mit homogener Feldverteilung abgewichen wird, um die Erhöhung der Zündwahrscheinlichkeit in inhomogenen Bereichen des elektrischen Feldes auszunutzen.
ERSATZBUTT (REGEL 26 Beim Betrieb einer Testapparatur zeigte sich, daß durch Inhomogenitäten der Elektro¬ denoberfläche die Zündwahrscheinlichkeit lokal erhöht werden kann, - auch in den Gas¬ volumina, in denen noch keine Entladung stattgefunden hat. Da der Gasstrom mit hoher Geschwindigkeit das Elektrodensystem durchströmt, wird dadurch das nächste Filament bevorzugt in einem anderen Volumenelement des Abgases gezündet. Eine Strukturie¬ rung der Oberfläche von Elektrode und/oder Dielektrikum ist jedoch dahingehend vorzu¬ nehmen, daß keine scharfen Spitzen oder Kanten auftreten, um den Übergang zu einer Koronaentladung zu vermeiden.
Die Erstreckung der inhomogenen Bereiche über den Entladungsraum im lateraler Richtung (Patentansprüche 5,19) hat den Vorteil, daß orstfeste Entladungsvorhänge geschaffen werden, die vom Abgas durchströmt werden müssen, ohne dabei die mittlere Leistungsdichte nennenswert abzusenken. Damit bleibt ein wichtiger Vorteil der Barrie¬ renentladung gegenüber der Koronaentladung erhalten.
Vorteilhafterweise werden mehrere inhomogene Bereiche hintereinander und senkrecht zur Strömungsrichtung des Abgases vorgesehen (Patentansprüche 2,3 und 19). Dies ermöglicht eine besonders kompakte Ausführung der erfindungsgemäße Vorrichtung,.
Für die Anwendung in Kraftfahrzeugen ist ein koaxialer Reaktor mit tangentialen Ein- und Ausströmöffnungen an den Enden und einem schraubenlinienförmig verlaufenden Entladungsvorhang eine besonders geeignete Ausgestaltung (Patentansprüche 2 und 22 - 26).
Bevorzugt ist der Abstand der Entladungsvorhänge so zu bemessen, daß entweder die Störung der Zündwahrscheilichkeit für nachfolgende Filamente durch die vorige Entla¬ dung (Ionisation, Erwärmung, etc.) abgeklungen ist, oder sich das behandelte Volumen durch Turbulenzen mit dem unbehandelten vermischt hat. Andernfalls würde zwar die Verteilung der Filamente in longitudinaler Richtung im strömenden Gasvolumen ver¬ gleichmäßigt, jedoch bliebe die laterale Position der Filamente in aufeinanderfolgenden Vorhängen fest. Falls aus Gründen der Baugröße die Entladungsvorhänge enger als der erwähnte Abstand liegen müssen, ist alternativ eine zusätzliche Strukturierung der strei- fenförmigen Inhomogenitäten quer zur Strömungsrichtung möglich. Insbesondere kann auch ein zweidimensionales Raster aus punktförmigen Inhomogenitäten geschaffen werden. Mit einer Barrierenentladung im Abgas eines direkteinspritzenden Dieselmotors wurde eine Verminderung der Stickoxide um bis zu 45 % nachgewiesen. Es konnte beobachtet werden, daß nur wenige Filamente aus dem Entladungsvorhang herausgerissen werden und mit dem Abgas weiterlaufen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wird die Erfindung in verschiedenen Ausführungsbeispielen und anhand der Fig. 1 - 6 näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 a, b: Prinzip der dielektrischen Entladung (Barrierenentladung)
Fig. 2a - 2e: Möglichkeiten zur Erzeugung von räumlichen Inhomogenitäten des elektrischen Feldes im Entladungsraum
Fig. 3: Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Abgasstrang eines
Kraftfahrzeuges
Fig. 4 a: planparallele Anordnung von zwei plattenförmigen Elektroden
Fig. 4 b: mehrlagiger Plattenstapel
Fig. 5 a: koaxiale Elektrodenanordnung (Ringspaltgeometrie)
Fig. 5 b: Bündel von koaxialen Entladungsräumen
Fig. 6: Ringspaltgeometrie mit spiralförmig strukturierter Elektrodenoberfläche
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
Ohne Einschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens soll die vorliegenden Erfin¬ dung nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Aus¬ führungsbeispiele betreffen den Einsatz der vorliegenden Erfindung in der Automobil- technik. Es sei jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die Erfindung auch in ande¬ ren Bereichen der Technik zur Anwendung kommen kann, wo strömende Gase einer plasmachemischen Umwandlung zu unterziehen sind. Beispielhaft seien hier Wärme¬ kraftwerke oder Müllverbrennungsanlagen genannt.
Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Barrierenentladung. Zwischen zwei elektrisch leitfähigen Elektroden 1 und 2, beispielsweise Metallplatten, wird ein Dielektrikum 3,4 angeordnet. Dieses kann als Isolatorschicht 3 auf einer Elektrode angeordnet sein, wie dies in Fig. 1 a dargestellt ist oder es wird auf jede Elektrode eine Isolatorschicht 3,4 aufgebracht, wie in Fig. 1 b dargestellt ist. Diese kann beispielsweise aus Glas, Quarz, Keramik oder Eloxal bestehen. Dabei kann auch das Dielektrikum aus einem stabilen Material sein und die Elektroden tragen, beispielsweise durch eine aufgedampfte Metall¬ schicht. Die Dicke des Dielektrikums beträgt in der Regel 1 bis 3 mm. Der Entladungs¬ raum 6 zwischen den Elektroden hat eine Höhe von typischerweise 1 bis 10 mm. Die Elektroden sind mit einem geeigneten Generator 5 elektrisch leitend verbunden, der eine hochfrequente Hochspannung erzeugt; die Frequenz liegt typischerweise im Bereich von etwa 20 kHz bis 500 kHz und die Spannungswerte liegen im Bereich von etwa 5kV bis 15 kV. Bei Anregung des im Entladungsraum 6 befindlichen Gases kommt es zur Ausbil¬ dung einer Gasentladung in Form vieler homogen verteilter, kurzlebiger Entladungsfila- mente 7.
Das zu behandelnde Gas oder Gasgemisch, insbesondere Automobilabgase oder Rauchgase aus Kraftwerken, wird während der elektrischen Entladung durch den Entla¬ dungsraum der Vorrichtung geströmt. Dabei findet eine plasmachemische Umsetzung der Schadstoffe statt. Ebenso kann ein Gas oder Gasgemisch zur Synthese durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung geströmt werden. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn ein thermisch instabiles Gas zur Synthese in jedem Volumenelement der gleichen Anzahl von Entladungen ausgesetzt werden soll.
Zur Erzeugung ortsfester Filamente, die nicht mit der Gasströmung laufen, werden ge¬ zielt Inhomogenitäten in den Entladungsraum gebracht. In Fig. 2a bis 2e sind verschie¬ dene Möglichkeiten dargestellt, mit denen räumliche Inhomogenitäten des elektrischen Feldes im Entladungsraum 6 erzeugt werden können. Fig. 2 a zeigt eine zur Entladungs¬ raum 6 gerichtete Verdickung 1 a der oberen Elektrode 1 , die in dieser Ausführung nicht
ER mit einem Dielektrikum belegt ist. Im Bereich der Verdickung ist die Dichte der Entla- dungsfilamente 7 deutlich gegenüber der übrigen Elektrodenfläche erhöht.
Wenn beide Elektroden 1,2 mit dem Dielektrikum belegt sind, kann das Dielektrikum im Bereich der Verdickung 1a der Elektrode 1 eine passende Ausnehmung aufweisen, so daß die zum Entladungsraum weisende Oberfläche eben ist (Fig. 2 b). In einer alternati¬ ven Ausführungsform kann die Schichtdicke des Dielektrikums auch konstant sein (Fig. 2 c).
Wie Fig. 2d zeigt, kann anstelle der Verdickung der Elektrode auch eine glatte Elektrode vorgesehen werden und das Dielektrikum 3 wird mit einer Verdickung 3a ausgeführt. Dies erzeugt in gleicher Weise eine Inhomogenität, die eine erhöhte Filamentdichte in diesem Bereich bewirkt.
Neben geometrischen Inhomogenitäten ist auch die Verwendung eines Dielektrikums 3 mit lokal variierender Dielektrizitätskonstante möglich, so daß Bereiche 3b, 3c mit einer unterschiedlichen Permittivität vorliegen (Fig. 2c).
Diese kann durch ein Material, das aufgrund einer Vorbehandlung (Sintern, Tempern, Dotieren) örtlich unterschiedliche innere Eigenschaften erhalten hat, oder durch eine Kombination aus mehreren Materialien bewerkstelligt werden. Insbesondere durch Aus¬ führung streifenförmiger, quer zur Gasströmung liegender, Inhomogenitäten wird die Bildung eines oder mehrerer Entladungsvorhänge begünstigt, die vom zu behandelnden Gas durchlaufen werden müssen. Scharfe Spitzen oder Kanten an den Inhomogenitäten sind jedoch zu vermeiden, da ansonsten die elektrische Feldstärke an diesen Stellen so stark erhöht wird, daß die Barrierenentladung in eine Koronaentladung mit deutlich nied¬ rigerer Leistungsdichte und erhöhter Elektrodenerosion übergeht.
Die in Fig. 2a bis 2e dargestellten und zuvor erläuterten Möglichkeiten zur Erzeugung von inhomogenen Bereichen des elektrischen Feldes können vom Fachmann in beliebi¬ ger Weise miteinander kombiniert werden.
Bei der Erzeugung mehrerer Entladungsvorhänge im Abstand von einigen Millimetern bis wenigen Zentimeter quer zur Strömungsrichtung spielt auch die Anregungsfrequenz der elektrischen Entladung eine Rolle. Die Anregung von Barrierenentladungen erfolgt übli- cherweise mit hochfrequenter Wechselspannung im Frequenzbereich einiger zehn bis einiger hundert Kilohertz. Die Spannungsform kann sinusförmig oder anharmonisch, ins¬ besondere aus einer Grundfrequenz und einigen Oberwellen bestehend, gewählt wer¬ den. Für weitere Einzelheiten wird auf die DE-OS 43 07 768 verwiesen, deren diesbe¬ züglicher Offenbarungsgehalt hiermit ausdrücklich mit einbezogen wird. Jeweils nach Überschreiten der Zündspannung in jeder Periode werden kurzlebige Filamente im Ent¬ ladungsgas gezündet. Die Strömungsgeschwindigkeit im Abgas eines PKW-Motors läßt sich grob durch ^(Viertaktmotor) Drehzahl x Hubraum -e- Auspuffquerschnitt abschätzen und ergibt beispielsweise 1/2 x 6000min'1 x 2000 cm3--- 25 cm2 = 4 x 104 cm/s, so daß bei einer Anregungsfrequenz von 25 kHz gerade alle Zentimeter ein Filament entsteht. Durch gezielte Wahl der Anregungsfrequenz kann nun erreicht werden, daß die Filamen¬ te aus aufeinanderfolgenden Entladungsvorhängen im gleichen oder in unterschiedli¬ chen Volumenelementen zünden. Daneben kann die Anzahl von Entladungsereignissen im gleichen Volumenelement innerhalb einer Zone und innerhalb des gesamten Reak¬ tors eingestellt werden. Insbesondere kann durch eine Regelung der Anregungsfrequenz abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit im Abgasstrang ein räumlich konstantes Entladungsmuster auch bei instationärem Motorbetrieb erzielt werden.
Fig. 3 zeigt schematisch die Anordnung der Vorrichtung 8 im Abgasstrang eines Kraft¬ fahrzeuges zwischen Motor 9 und Auspuff 10, beispielsweise an Stelle eines Auspufftop¬ fes (Schalldämpfer), dessen Funktion die erfindungsgemäße Vorrichtung mit überneh¬ men kann.
Eine Reihe möglicher Geometrien für die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in den Fig. 4 a,b und 5 a,b dargestellt. Zur besseren Übersicht sind nur Form und Anordnung der Elektroden dargestellt. Es versteht sich von selbst, wenigstens eine Elektrode mit einem Dielektrikum zu belegen und Inhomogenitäten entsprechend den in Fig. 2a bis 2e dar¬ gestellten Möglichkeiten vorzusehen. Das Abgas wird über einem motorseitigen 9a und einen auspuffseitigen 10a Anschluß durch den jeweils nur schematisch gekennzeichne¬ ten Entladungsraum geströmt. Fig. 4a zeigt als Beispiel für eine planare Anordnung ei¬ nen großflächigen Spalt zwischen zwei planparallelen Plattenelektroden. Fig. 4b zeigt einen mehrlagigen Plattenstapel, dessen Elektroden abwechselnd mit den beiden Polen der (nicht dargestellten) Spannungsquelle verbunden sind. Fig. 5a zeigt die koaxiale An¬ ordnung einer äußeren rohrförmigen Elektrode 1 und einer inneren rohrförmigen Elektro-
ERSATZBUTT (REG de 2. Auf diese Weise bildet der Entladungsraum 6 einen Ringspalt zwischen koaxialen Rohren. Um eine größere aktive Oberfläche pro Volumen zu erzielen, können mehrere koaxiale Elektrodenanordnungen zu einem Rohrbündel erweitert werden.
In Fig. 6 wird ein spezielles Beispiel einer Ringspaltgeometrie mit strukturierter Elektro¬ denoberfläche etwas genauer dargestellt. Das zu behandelnde Abgas strömt tangential über Köpfe 9b, 10b an den Enden durch den als Ringspalt ausgebildeten Entladungs¬ raum 6a. Dadurch wird eine schraubenförmige Gasströmung erreicht. Die inneren Elek¬ trode 2 trägt Verdickungen 2a, die ebenfalls schraubenförmig, jedoch mit anderem Schraubensinn, angeordnet sind. Dadurch wir erreicht, daß die Gasströmung in etwa senkrecht zu den Verdickungen verläuft. Die äußere Elektrode 1 und das äußere Dielek¬ trikum 3d sind zur besseren Übersichtlichkeit transparent dargestellt.
Die erfindungsgemäße Gestaltung des Entladungsraumes kann vorteilhaft mit anderen Maßnahmen zur Erhöhung der Umsetzrate bei plasmachemischen Reaktionen in Barrie¬ renentladungen kombiniert werden. Insbesondere hervorzuheben ist dabei der Einsatz katalytischer Materialien für Metallelektroden oder für die dielektrischen Barrieren. An¬ hand der vorliegenden Erfindung kann nur innerhalb des Reaktors die Gasentladung auf Bereiche mit oder ohne Katalysator beschränkt werden. Dies erlaubt nunmehr erstmals
• die Verwendung eines Katalysator, der durch die Gasentladung zerstört würde, nämlich in einer nicht aktiven Zone des Reaktors.
• die Verwendung eines Katalysators, der ohne Gasentladung durch Kontamination der Oberfläche inaktiviert würde, nämlich in einer aktiven Zone des Reaktors.
• die Kombination von Reaktionszonen, in denen das Gasgemisch durch elektri¬ sche Entladung aktiviert wird, mit anderen Reaktionszonen, in denen unterstützt durch katalytische Wände die Reaktion des aktivierten Gases zu stabilen Produk ten erfolgt.
Dabei handelt es sich nicht um eine einfache Hintereinanderschaltung von Gasentladung und Katalysator, sondern um eine Kombination innerhalb des gleichen Reaktors. Dies ist nur durch die erfingungsgemäße Ausgestaltung möglich und ist zwingend erforderlich, da die Lebensdauer der Zwischenprodukte und angeregten Zustände typischerweise nur 10"10 - 10"4 Sekunden beträgt und daher keine langen Transportwege zuläßt.
Als Weiterbildung der Erfindung ist es ferner möglich, die Elektroden in Segmente mit getrennter elektrischer Ansteuerung zu teilen. Neben einer Erhöhung der Zündwahr¬ scheinlichkeit auf einigen der Segmente durch Ansteuerung mit erhöhter oder steil an¬ steigender Spannung während des stationären Betriebs ist damit auch eine Leistungs¬ steuerung durch An- oder Abschalten einzelner Segmente bei variabler Gasströmung möglich.
Wird durch die Inhomogenitäten der Strömungsquerschnitt des Reaktors an einer Stelle verändert, so ändert sich dort auch die Strömungsgeschwindigkeit und damit die Gas¬ dichte. An einer Verengung sinkt die Gasdichte, was zusätzlich zu dem verstärkten elek¬ trischen Feld eine weitere Absenkung der Zündschwelle verursacht.
Bei Segmentierung der Elektroden kann die lokale Strömungsgeschwindigkeit auch durch Einblasen oder Absaugen von Gas durch die Fugen der Segmente beeinflußt werden. Ferner entsteht dadurch eine Gasströmung, die zumindest stellenweise parallel zu den elektrischen Feldlinien verläuft.
BEZUGSZEICHENLISTE
,2 Elektroden
a, 2a Verdickungen der Elektroden
,4 Dielektrikum
a Verdickung des Dielektrikums
b, 3c Bereiche mit unterschiedlicher Permittivität
Spannungsquelle
, 6a Entladungsraum
Entladungsfilamente
Position der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Kfz
Motor
0 Auspuff
a, b motorseitiger Anschluß
a,b auspufffseitiger Anschluß

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Behandlung von Abgas, wobei das Abgas einen Entladungsraum mit einem elektrischen Feld durchströmt, in dem dielektrische Entladungen er¬ zeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Feld einen oder mehrere räumlich inhomogene Bereiche aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas den Entladungsraum derart durchströmt, daß die Strömungsrich¬ tung im wesentlichen senkrecht zu den elektrischen Feldlinien verläuft.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere inhomogene Bereiche vorgesehen sind, die in Strömungsrichtung voneinander beabstandet hintereinander liegen und von dem Abgas nacheinan¬ der durchströmt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere inhomogene Bereiche vorgesehen sind und ein zweidimensionales Raster aus im wesentlichen punktförmigen Inhomogenitäten bilden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere inhomogene Bereiche sich in lateraler Richtung über den gesamten Entladungsraum erstrecken.
ERSATZBUTT (REGEL 26
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Entladung mit Wechselspannung angeregt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannung sinusförmig ist.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannung anharmonisch ist, insbesondere ein Gemisch aus ei¬ ner Grundfrequenz mit weniger als 10 Oberwellen.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Wechselspannung in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit der Abgase eingestellt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz derart eingestellt wird, daß für den Fall mehrerer in Strömungsrichtung hintereinanderiiegender inhomogener Bereiche die dielektri¬ sche Entladung immer in gleichen Volumenelementen des strömenden Abgases erzeugt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz derart eingestellt wird, daß für den Fall mehrerer in Strömungs¬ richtung hintereinanderiiegender inhomogener Bereiche die dielektrische Entla¬ dung jeweils in unterschiedlichen Volumenelementen des strömenden Abgases erzeugt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, daß in der Abgasströmung Turbulenzen erzeugt werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas zusätzlich einer katalytischen Behandlung unterzogen wird.
14. Vorrichtung zur Behandlung von Abgas, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, mit wenigstens einem Paar von flächigen Elektroden, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, so daß sie einen Entladungsraum zwischen sich bilden, die an eine Spannungsquelle ange¬ schlossen sind, so daß in dem Entladungsraum ein elektrisches Feld erzeugt wird, wobei bei jedem Elektrodenpaar wenigstens eine Elektrode auf der dem Entladungsraum zugewandten Seite mit einem Dielektrikum belegt ist, und wobei das Abgas den Entladungsraum durchströmt, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Erzeugung von räumlichen Inhomogenitäten des elektrischen Fel¬ des vorgesehen sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14 dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Elektrode einen oder mehrere Bereiche aufweist, in denen diese Elektrode eine zum Entladungsraum gerichtete Verdickung aufweist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15 dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode mit der Verdickung mit dem Dielektrikum belegt ist und daß das Dielektrikum im Bereich der jeweiligen Verdickung eine Ausnehmung zur Auf¬ nahme der jeweiligen Verdickung aufweist, wobei die Ausnehmung das Dielektri¬ kum nicht vollständig zum Entladungsraum durchsetzt.
ERSATZBUπ (REGEL 26)
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Elektrode mit einem Dielektrikum belegt ist, wobei das Die¬ lektrikum einen oder mehrere Bereiche aufweist, in denen es eine zum Entla¬ dungsraum gerichtete Verdickung aufweist.
18. Vomchtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum einen oder mehrere Bereiche aufweist, die aus einem Ma¬ terial bestehen, das eine andere Dielektrizitätskonstante besitzt, als das Material der diese umgebenden Bereiche.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere inhomogene Bereiche vorgesehen sind, die in Strömungsrichtung voneinander beabstandet hintereinander liegen und/oder sich lateral über den ganzen Entladungsraum erstrecken.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere inhomogene Bereiche vorgesehen sind und ein zweidimensionales Raster aus im wesentlichen punktförmigen Inhomogenitäten bilden.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden als zwei planparallele Plattenelektroden oder als Stapel von mehreren übereinander angeordneten Plattenelektroden ausgebildet sind.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 20 dadurch gekennzeichnet, daß jedes Elektrodenpaar aus einer inneren rohrförmigen und einer zu dieser koaxial angeordneten äußeren röhrenförmigen Elektrode besteht.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22 dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Elektrodenpaare parallel zueinander angeordnet sind.
24. Vorrichtung nach Anspruch 22 und 23, dadurch gekennzeic net, daß Mittel vorgesehen sind, mit denen das Abgas dem Entladungsraum mit einer tagentialen Strömung zugeführt wird.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 24 dadurch gekennzeichnet, daß die räumlichen Inhomogenitäten des elektrischen Feldes einen schraubenlinienförmigen Verlauf aufweisen.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 25 dadurch gekennzeichnet, daß die räumlichen Inhomogenitäten des elektrischen Feldes im wesentlichen quer zur Strömungsrichtung des Abgases erzeugt werden.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 26 dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Erzeugung von Turbulenzen der Abgasströmung vorgesehen sind.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27 dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung der räumlichen Inhomogenitäten des elektrischen Feldes derart ausgebildet sind, daß sie die Turbulenzen in der Gasströmung erzeugen.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 28 dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur katalytischen Behandlung des Abgases vorgesehen sind.
ERSATZBUTT (REGEL 26)
30. Vorrichtung nach Anspruch 29 dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur katalytischen Behandlung im Entladungsraum angeordnet sind.
31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 30 dadurch gekennzeichnet, daß als Spannungsquelle eine Wechselspannungsquelle vorgesehen ist.
32. Vorrichtung nach Anspruch 31 dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Wechselspannung an die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases angepaßt ist.
33. Vorrichtung nach Anspruch 31 dadurch gekennzeichnet, daß eine anharmonische Wechselspannung vorgesehen ist.
34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß Elektrodenpaare vorgesehen sind, die voneinander unabhängig elektrisch angesteuert werden und/oder daß eine oder mehrere Elektroden Segmente aufweisen, die voneinander unabhängig elektrisch angesteuert werden.
35. Vorrichtung nach Anspruch 34 dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Elektrodenpaare und/oder benachbarte Segmente mit unterschiedlichen Spannungen angesteuert werden.
36. Vorrichtung nach Anspruch 34 oder 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung mit einer steil ansteigenden Spannung erfolgt.
37. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 34 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Elektrodenpaare und/oder Segmente unabhängig voneinander an- und abgeschaltet werden.
38. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 37 dadurch gekennzeichnet, daß das zu behandelnde Abgas auch durch Zwischenräume zwischen benach¬ barten Elektrodenpaaren und/oder Segmenten dem Entladungsraum zugeführt wird.
39. Verwendung einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 14 bis 38 zur Durchführung von Synthesereaktionen, insbesondere zur Erzeugung von O3, NH3 oder NOx, wobei geeignete Ausgangssubstanzen in gasförmigem Zustand den Entladungsraum durchströmen.
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