WO2006130895A1

WO2006130895A1 - Verfahren und vorrichtung zum abbau von stickstoffoxiden in einem abgasstrom

Info

Publication number: WO2006130895A1
Application number: PCT/AT2006/000234
Authority: WO
Inventors: Carl M. Fleck
Original assignee: Fleck Carl M
Priority date: 2005-06-08
Filing date: 2006-06-08
Publication date: 2006-12-14
Also published as: EP1888206A1; AT501876B1; AT501876A1

Abstract

Verfahren für den Betrieb einer Filteranordnung zum Abbau von Stickstoffoxiden aus einem Abgasstrom, bei dem der Abgasstrom durch in Längsrichtung eines keramischen Wabenkörpers (1) verlaufende, beidseitig offene Kanäle (16) des keramischen Wabenkörpers (1) hindurchgeleitet wird, und an parallel zu den Kanälen (16) verlaufenden Elektroden (9) eine Spannung an den Wabenkörper (1) zur Erzeugung eines elektrischen Feldes in den Kanälen (16) des Wabenkörpers (1) angelegt wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass es sich bei der an den Elektroden (9) angelegten Spannung um Spannungsimpulse zur Erzeugung eines elektrischen Feldes innerhalb der Kanäle (16) mit Feldstärkenamplituden U von mindestens 5 kV/cm handelt, und das Produkt aus der Feldstärkenamplitude U in V/cm und Impulsdauer B in Sekunden (s) zwischen 0.01 und 0.1 V. s/cm beträgt, wobei das Wandmaterial des keramischen Wabenkörpers (1) eine Austrittsarbeit unter 2 Elektronenvolt aufweist, sodass das so gebildete Plasma vorwiegend aus Richardson-Elektronen, Sekundäre lektronen und Photoelektronen gebildet wird.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Abbau von Stickstoffoxiden in einem Abgasstrom:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für den Betrieb einer Filteranordnung zum Abbau von Stickstoffoxiden aus einem Abgasstrom, bei dem der Abgasstrom durch in Längsrichtung eines keramischen Wabenkörpers verlaufende, beidseitig offene Kanäle des keramischen Wabenkörpers hindurchgeleitet wird, und an parallel zu den Kanälen verlaufenden Elektroden eine Spannung an den Wabenkörper zur Erzeugung eines elektrischen Feldes in den Kanälen des Wabenkörpers, das jeweils quer zur Längsachse der Kanäle orientiert ist, angelegt wird, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Die Erfindung betrifft des weiteren eine Filteranordnung zum Abbau von Stickstoffoxiden aus einem Abgasstrom mit einem keramischen Wabenkörper mit vom Abgas durchströmbaren und in Längsrichtung des Wabenkörpers verlaufenden, beidseitig offenen Kanälen, die jeweils durch Stege voneinander getrennt sind, wobei am Wabenkörper Elektroden zur Erzeugung eines elektrischen Feldes in den Kanälen des Wabenkörpers, das jeweils quer zur Achse der Kanäle orientiert ist, angeordnet sind, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 6.

Eine Filteranordnung dieser Art ist etwa aus der EP 0 885 6₄7 bekannt. Die EP 0 885 647 offenbart eine Vorrichtung zur Dissoziation von Stickstoffoxiden in einem Abgasstrom, die einen keramischen Wabenkδrper vorsieht, in dessen Kanäle ein elektrisches Gleichspannungsfeld erzeugt wird. Die Elektronen zur Dissoziation der Stickstoffoxide werden bei einer solchen Filteranordnung in den Kanälen an der negativen Wand bei ausreichend hoher Feldstärke durch Feldemission aus der rauhen Keramikoberfläche, und bei höheren Temperaturen auch durch thermisch induzierte Emissionen (Richardson-Effekt) erzeugt. Weitere Elektronenemission aus der Keramik kann durch Quanten, die durch inelastische Stöße oder Bremsstrahlung erzeugt werden, ausgelöst werden. Die Wahl eines Wabenkörpers ermöglicht zunächst die Anwendung höherer Feldstärken, als dies bei einem nicht in Kanäle unterteilten Entladungsraum möglich wäre, ohne dass es zur Bildung eines Vorfunkens („Streamer") und in weiterer Folge zu einem Durchzünden eines Funkens kommt. Die Stege zwischen den Kanälen des Wabenkörpers wirken vielmehr wie eine Vielzahl in Serie geschalteter Barrieren, die die Bildung eines Streamers erschweren.

Allerdings hat sich gezeigt, dass auch bei Verwendung eines Wabenkörpers die Bildung von Streamer nicht zuverlässig unterbunden werden konnte, und zwar insbesondere am Einlaufteil als auch am Auslaufteil des Wabenkörpers. Insbesondere an verschmutzten Oberflächen können sich Strompfade bilden, entlang derer sich über weite Bereiche des Wabenkörpers erstreckende Vorfunken bilden können. Diese Vorfunken beeinträchtigen nicht nur die gewünschte Funktion des Wabenkörpers, sondern können auch zu seiner Zerstörung führen. In diesen, jedem Funken vorausgehenden Transportvorgängen elektrischer Ladungen bilden Ladungsträger einen langsam wachsenden Ionenkanal, eben den "streamer", der in seinem Endstadium die Elektroden "kurzschließt". In dem darauf folgenden Funken wird die Elektrodenspannung über ein sehr energiereiches Plasma entladen, das die dünnen Stege zwischen den Kanälen des Wabenkörpers beschädigen kann.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Verfahren bzw. Filteranordnungen besteht im Energiebedarf und im Entstickungsgrad. Über den Abbau von Stickstoffoxiden in Abgasen von Dieselkraftmaschinen durch Plasmaentladungen ohne SCR (selective catalytic reduction durch Harnstoff oder AdBlue, wobei auch eine Beschleunigung der SCR mithilfe von Plasma vorgeschlagen wurde) gibt es zwar eine große Reihe von Untersuchungen, wobei aber sowohl Energiebedarf als auch Entstickungsgrad bei allen bekannten Verfahren für eine industrielle Anwendung als noch nicht akzeptabel eingestuft werden. Beide Nachteile ergeben sich durch Plasmareaktionen, die hochenergetisch genug sind, um hohe Anteile an Sauerstoff und Stickstoff zu dissoziieren. Dadurch kommt es zu einer Bildung von sekundärem NO_x, und damit zu einer Reduktion des Wirkungsgrades. Da ein erheblicher Anteil der Energie im Plasma durch diese Dissoziationsprozesse gebunden wird, steigt gleichzeitig der Energieverbrauch des Plasmas stark an und der ganze Prozess wird extrem unwirtschaftlich.

Es ist daher das Ziel der Erfindung, über ein geeignetes Verfahren bzw. eine neue Filteranordnung die Bildung von Vorfunken ("streamer") zu unterbinden, um so Zerstörungen des Keramikkörpers zu vermeiden. Des weiteren ist es Ziel der Erfindung, den Energieverbrauch und den Entstickungsgrad jeweils zu optimieren. Diese Ziele werden durch die Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 6 erreicht.

Anspruch 1 bezieht sich auf ein Verfahren für den Betrieb einer Filteranordnung zum Abbau von Stickstoffoxiden aus einem Abgasstrom, bei dem der Abgasstrom durch in Längsrichtung eines keramischen Wabenkörpers verlaufende, beidseitig offene Kanäle des keramischen Wabenkörpers hindurchgeleitet wird, und an parallel zu den Kanälen verlaufenden Elektroden eine Spannung an den Wabenkörper zur Erzeugung eines elektrischen Feldes in den Kanälen des Wabenkörpers, das jeweils quer zur Längsachse der Kanäle orientiert ist, angelegt wird. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass es sich bei der an den Elektroden angelegten Spannung um Spannungsimpulse zur Erzeugung eines elektrischen Feldes innerhalb der Kanäle mit Feldstärkenamplituden U λron mindestens 5 kV/cm, vorzugsweise mindestens 10 kV/cm, handelt, und das Produkt aus der Feldstärkenamplitude U in V/cm und Impulsdauer B in Sekunden (s) zwischen 0.01 und 0.1 V. s/cm, vorzugsweise zwischen 0.04 und 0.1 V. s/cm, beträgt, wobei als Wandmaterial des keramischen Wabenkörpers eines mit einer Austrittsarbeit unter 2 Elektronenvolt, vorzugsweise unter 1 Elektronenvolt, ausgewählt wird, sodass das so gebildete Plasma vorwiegend aus Richardson-Elektronen, Sekundärelektronen und Photoelektronen gebildet wird. Die Wahl des Intervalls für das Produkt aus der Feldstärkenamplitude U und der Impulsdauer B optimiert einerseits die Anzahl der angeregten Moleküle für einen effizienten Abbau von Stickstoffoxiden mithilfe einer ausreichend hohen Feldstärke, und andererseits das Unterbinden von Vorfunken mithilfe einer ausreichend kurzen Impulsdauer.

Wenn das Verfahren gemäß den Merkmalen von Anspruch 1 durchgeführt wird, werden die an den begrenzenden Wänden der Kanäle des Wabenkörpers ausgelösten Richardson-Elektronen, Sekundärelektronen und Photoelektronen durch das in den Kanälen des Wabenkörpers errichtete hochfrequente Impulsfeld beschleunigt . Das Plasma besteht dann aus Elektronen mit Energien um 1,25 eV, 1,75 eV, 2,0 und 2,5 eV, einen kleinen Anteil von Elektronen mit Energien um 5 eV und einen vernachlässigbaren Anteil von Elektronen mit Energien um 9 eV oder darüber. Diese Energien bis 2,5 eV reichen auch zur Auslösung von Sekundärelektronen und zur Erzeugung einer Quantenstrahlung aus, die über die Auslösung von Photoelektronen die Plasmadichte deutlich erhöhen. Treten die Elektronen ausschließlich aus den Wänden des Entladungsräumes aus und werden nicht durch Stoßionisation erzeugt, so ergibt sich eine zur ökonomischen Reduktion von NO₂ notwendige und hinreichende Begrenzung der Elektronenenergie, da zwar einerseits das Stickstoffdioxid dissoziiert werden muss, aber andererseits nicht die den überwiegenden Teil des Abgases ausmachenden Stickstoffmoleküle. Das wird im folgenden noch näher erläutert werden.

Durch die Aufladung der Kanäle mittels einer erfindungsgemäßen, gepulsten Spannung ergibt sich außerdem der Vorteil, dass die Auswirkungen von Beeinträchtigungen der keramischen Struktur des Wabenkörpers, etwa Beschädigungen an den Stegen zwischen Kanälen, auf die ordnungsgemäße Funktion der Filteranordnung geringer sind, da das durch die gepulste Ausführung der Spannung bedingte Verhalten der Kanäle als Serienschaltung von Kondensatoren unempfindlicher gegenüber strukturellen Imperfektionen des Wabenkörpers ist. Gemäß Anspruch 2 wird konkret festgelegt, dass die Feldstärkenamplitude U zwischen 5 kV/cm und 25 kV/cm, vorzugsweise zwischen 10 kV/cm und 15 kV/cm, beträgt.

Das Tastverhältnis der Spannungsimpulse sollte so gewählt werden, dass die Impulsdauer kurz genug ist, um ein Durchzünden eines Funkens zu verhindern, und das Intervall zwischen den Pulsen jeweils ausreichend lang ist, um eine ausreichende Diffusion der gebildeten Ladungsträger sicher zu stellen. Gemäß Anspruch 3 wird daher vorgeschlagen, dass die einzelnen Impulse der elektrischen Feldstärke innerhalb der Kanäle eine Halbwertsbreite (Dauer in halber Höhe) von höchstens 10 μs, und eine 90% - Breite (Dauer in 90% der Impulshöhe) von höchstens 1 μs aufweisen, und Impuls-Pausen von mindestens 50 μs, vorzugsweise mindestens 100 μs, vorgesehen sind.

Gemäß Anspruch 4 handelt es sich bei den Spannungsimpulsen um Wechselspannungsimpulse.

Gemäß Anspruch 5 kann vorgesehen sein, dass gemeinsam mit den im Abgas enthaltenen Stickstoffoxiden auch geringe Russmengen in den Wabenkörper eingeleitet werden, da die stark exotherme Oxidationsreaktion von Kohlenstoff von Quantenstrahlung begleitet wird, die die Ausbildung eines erfindungsgemäß gewünschten Plasmas unterstützt.

Anspruch 6 bezieht sich schließlich auf eine Filteranordnung zum Abbau von Stickstoffoxiden aus einem Abgasstrom mit einem keramischen Wabenkörper mit vom Abgas durchströmbaren und in Längsrichtung des Wabenkörpers verlaufenden, beidseitig offenen Kanälen, ^• die jeweils durch Stege voneinander getrennt sind, wobei der Wabenkδrper mit Elektroden zur Erzeugung eines elektrischen Feldes in den Kanälen des Wabenkörpers, das jeweils quer zur Achse der Kanäle orientiert ist, versehen ist. Erfindungsgemäß ist hierbei vorgesehen, dass die Elektroden mit einer Spannungsquelle zur Erzeugung von Spannungsimpulsen verbunden sind, und das Wandmaterial des keramischen Wabenkörpers eine Austrittsarbeit unter 2 Elektronenvolt, vorzugsweise unter 1 Elektronenvolt, aufweist.

Gemäß Anspruch 7 besteht der Wabenkörper aus einer oxidischen Keramik, vorzugsweise aus dicht gebranntem Kordierit, wobei die oxidische Keramik gemäß Anspruch 8 mit Vanadium und/oder Cäsium dotiert ist. Gemäß Anspruch 9 kann die oxidische Keramik außerdem auch mit einem nichtleitenden oxidischen Katalysator, vorzugsweise einem Peroskit oder Eisenoxid, beschichtet oder volumendotiert sein.

Die Ansprüche 10 bis 13 schlagen vorteilhafte Geometrien für die Filteranordnung vor. Gemäß Anspruch 10 weist etwa der Wabenkörper einen kreisringförmigen Querschnitt auf, wobei die das Impulsfeld zuführende Elektrode an der inneren Mantelfläche angeordnet ist, und der durch die innere Mantelfläche umschlossene Hohlraum durch einen keramischen Stopfen verschlossen ist. Alternativ zu dieser Ausführungsform kann gemäß Anspruch 11 der Wabenkörper aber auch einen elliptischringförmigen Querschnitt aufweisen.

Gemäß Anspruch 12 weist die Elektrode der inneren Mantelfläche in Richtung der Längsachse des Wabenkörpers eine geringere Erstreckung auf als der Wabenkörper selbst, wobei sie in der Mitte der axialen Erstreckung des Wabenkörpers angeordnet ist. Dabei kann gemäß Anspruch 13 die Elektrode der inneren Mantelfläche in Richtung der Längsachse des Wabenkörpers eine Länge von 30 mm bis 50 mm aufweisen.

Allerdings sind auch andere Ausführungsformen der Elektroden denkbar. Insbesondere bei Geometrien des Wabenkörpers, die von der zylindrischen Form abweichen, also etwa bei elliptischem oder trapezförmigem Querschnitt des Wabenkörpers, kann es vorteilhaft sein, anstatt der in den Ansprüchen 10 bis 13 beschriebenen Anordnung der Elektroden außerhalb des Wabenkörpers eine Anordnung innerhalb des Wabenkörpers vorzunehmen. Das kann etwa dadurch erfolgen, indem gemäß Anspruch 14 die Elektroden jeweils durch eine Gruppe von Kanälen innerhalb des Wabenkörpers gebildet werden, in denen zumindest teilweise entlang ihrer axialen Erstreckung ein elektrischer Leiter eingebracht ist. Das Einbringen eines Leiters kann prinzipiell auf unterschiedliche Weise erfolgen. So können etwa die Kanäle einer Kanalgruppe, die eine Elektrode darstellen, über ihren gesamten Querschnitt und über weite Teile ihrer axialen Erstreckung mit einem elektrischen Leiter ausgefüllt sein. Alternativ können aber auch elektrisch leitfähige Drähte, Flachbänder oder Flacheisen in die Kanäle eingeschoben sein, die sich somit nur teilweise über den Querschnitt der Kanäle erstrecken. Gemäß Anspruch 15 können die Elektroden jeweils auch durch eine Gruppe von Kanälen gebildet werden, deren Innenwände jeweils entlang der axialen Erstreckung der Kanäle zumindest teilweise mit einer metallischen Beschichtung versehen sind. Die elektrische Kontaktierung einer Gruppe von Kanälen erfolgt dabei an der einen Stirnseite des Wabenkörpers, und die elektrische Kontaktierung der jeweils benachbarten Gruppe von Kanälen an der gegenüberliegenden Stirnseite des Wabenkörpers - Liegen die Kanäle einer Gruppe jeweils nebeneinander, so wird eine annähernd planare Elektrode gebildet.

Durch diese Ausführung der Elektroden ist auch eine deutliche Vergrößerung des Wabenkörpers möglich, wie dies etwa für großvolumige Dieselmotore, insbesondere Dieselmotore für Lastkraftwagen, Baumaschinen, Schiffsmotore und dergleichen, notwendig ist. Eine Vergrößerung des Querschnitts des Wabenkörpers wird nämlich dadurch erschwert, dass insbesondere bei einer Anwendung gepulster elektrischer Felder der maximale Elektrodenabstand nur wenige Zentimeter betragen kann. Dieser maximal mögliche Elektrodenabstand beschränkt die ausführbare Größe der Wabenkörper, falls die Elektroden außerhalb des Wabenkörpers angeordnet werden.

Werden die Elektroden innerhalb des Wabenkörpers ausgebildet, so kann der Elektrodenabstand unabhängig von der Größe des Wabenkörpers gewählt werden. Insbesondere kann der Elektrodenabstand klein genug gewählt werden, um auch bei geringeren Spannungen sehr genau definierte Feldstärken erzielen zu können.

Ein weiterer Vorteil einer Verlegung der Elektroden in das Innere des Wabenkörpers besteht darin, dass die Feldstärke durch die Verwendung planarer Elektroden sehr homogen gestaltet werden kann. Weiters kann durch die Wahl der geometrischen Form der Elektroden das Feld geformt werden, so kann etwa bei Impulsfeldern die Abnahme der elektrischen Fortpflanzung des Impulses durch eine geometrische Fokussierung kompensiert werden, insbesondere kann eine zylinderförmige größere, die Hochspannungsimpulse aussendende Elektrode einer kleineren, konzentrisch gelagerten Erdungselektrode gegenüber liegen. Bei einer solchen Konfiguration stellen die beiden Elektroden somit ein Segment eines Kreisringzylinders dar, bei dem die Hochspannungselektrode etwa auch außen angeordnet sein kann, was aus isolationstechnischen Gründen bei einer Anordnung der Elektroden außerhalb des Wabenkörpers nicht möglich wäre.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert . Es zeigen hierbei

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Filteranordnung mit zylindrischer Form in einem zylindrischen Metallgehäuse,

Fig. 2 Rechnungen, die die von der jeweiligen Plasmafeldstärke abhängige Verteilung der Elektronenenergien im Plasma angeben, und

Fig. 3 Messungen über Denoxing als Funktion der Plasmafeldstärke an einem Dieselprüfstand.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Filteranordnung zum Abbau von Stickstoffoxiden aus einem Abgasstrom, die aus einem zylindrischen, keramischen Wabenkörper 1 mit kreisringförmigem Querschnitt besteht- In der Längsrichtung des Wabenkörpers 1 verlaufen beidseitig offene Kanäle 16, die jeweils durch Stege voneinander getrennt sind. Der Wabenkörper 1 ist mit entsprechenden Quellmatten 2 und netzförmigen Abschlussgitter 3 aus einem Stahlgeflecht in einem zylindrischen Metallgehäuse 15 eingebettet ist. Der zylinderförmige Innenraum des Keramikkörpers 1 ist durch eine leitende Kσntaktierung als Hochspannungselektrode ausgebildet, wogegen die äußere Zylinderfläche des Keramikkörpers 1 durch eine ebensolche Kontaktierung die mit dem Erdpotential verbundene Elektrode darstellt. Der stromaufwärts liegende Eingang des durch den inneren Zylindermantel gebildeten Hohlraumes ist durch einen mittels keramischen Zements 6 in diesem Hohlraum befestigten Keramikstopfen 5 verschlossen. Das stromabwärts befindliche Ende des Hohlraumes ist mit einem keramischen Stopfen 7 verschlossen, der eine Bohrung aufweist, in die ein keramisches Rohr 8 mittels keramischen Zements befestigt ist. Die Durchführung des Rohres 8 durch das Metallgehäuse 15 erfolgt gasdicht durch O-Ringdichtungen 12. Durch dieses Rohr 8 erfolgt die Zuführung der elektrischen Spannung von außen zur Hochspannungselektrode 9 , die vorzugsweise in vier voneinander elektrisch getrennte, zylinderförmige Segmente 9a, 9b, 9c und 9d geteilt ist.

Die Zuführung der elektrischen Spannung zu den vier Elektrodensegmenten 9a bis 9d erfolgt über Stahldrähte 10a bis 10d für jeden Elektrodenteil einzeln, wobei die Stahldrähte durch viermal durchbrochene Keramikscheiben (in der Zeichnung nicht ersichtlich) auf Distanz gehalten werden.

Die Kontaktierung des Wabenkörpers auf der geerdeten Seite erfolgt über einen Positiven-Temperatur-Kennlinien-Widerstand (PTK-Wiederstand) 13, der nach außen mit einer Metallkontaktierung 14 versehen ist, die den Strom über die metallischen Abschlussgitter 3 an das Stahlgehäuse weiterleitet.

Der abgeschlossene Innenraum des Wabenkörpers 1, die gasdichte Zuführung der Spannungsversorgung 10a bis 10d an die Hochspannungs-Elektrodenteile 9a bis 9d sowie die Verlängerung des Wabenkörpers 1 mit kreisringförmigen Nasen 11 verhindern, dass die sehr hohen Betriebsspannungen über die Eintrittsfläche 17 und die Austrittsfläche 18 des Wabenkörpers gegen Erde schlagen.

Der PTK-Widerstand 13 auf der geerdeten Seite des Wabenkörpers 1 trägt ebenfalls zur Gleichverteilung des durch den Wabenkörper 1 fließenden Stromes bei, indem Gebiete mit erhöhtem Strom auch eine erhöhte Ohm' sehe Leistung im PTK-Widerstand 13 und damit eine höhere Temperatur aufweisen, wodurch über die positive Temperaturkennlinie des PTK-Widerstands 13 der Strom abgeregelt wird.

Erfindungsgemäß ist für den Betrieb einer solchen Filteranordnung nun insbesondere vorgesehen, dass zum Abbau von Stickstoffoxiden im Abgas von Verbrennungskraftmaschinen durch ein mit einem Impulsfeld in einem keramischen Wabenkörper angeregten Gasplasma

• das Wandmaterial des Entladungsraumes eine Austrittsarbeit

(working funetion) unter zwei Elektronenvolt hat,

• das Plasma vorwiegend aus Richardson-Elektronen, Sekundärelektronen und Photoelektronen gebildet wird, und

• das Produkt aus der Feldstärkenamplitude U in V/cm und Impulsdauer B in Sekunden (s) zwischen 0.01 und 0.1 V. s/cm, vorzugsweise zwischen 0.04 und 0.1 V. s/cm, beträgt.

Vorzugsweise beträgt das elektrische Impulsfeld 5 kV/cm und 25 kV/cm, vorzugsweise zwischen 10 kV/cm und 15 kV/cm, und steht vorwiegend senkrecht auf die den Entladungsraum dominierenden Oberflächen. Bei einer erfindungsgemäßen Wahl der Impulsfeldstärke und der entsprechenden Impulsdauer wird sicher gestellt, dass insbesondere folgende Verfahrensschritte im resultierenden Plasma stattfinden, die am Abbau von Stickstoffoxiden zwar nicht ausschließlich, aber in entscheidender Weise beteiligt sind:

Plasmareaktion It Erzeugung angeregter Sauerstoffmoleküle über Stöße mit angeregten Stickstoffmolekülen, die sich durch einen Einfang von Elektronen mit kinetischen Energien um oder über 1,25 eV in einem virtuellen Anregungszustand N₂* befinden (Band II der Electronic and Ionic Impact Phenomena)

N₂ + e + E_kin → N₂* → N₂* + e~ E_kin ~ 1 , 89 eV

und einer darauf folgenden Stoßreaktion mit einem Sauerstoffmolekül, das die Anregungsenergie übernimmt

0-2 + N₂* → O₂* -t- N₂

Plasmareaktion Ib: Ein Teil der angeregten Sauerstoffmoleküle ergibt sich auch über Stöße zweiter Art mit angeregten Stickstoffdioxid aus der unter „Verfahrensschritt 3" beschriebenen Oxidationsreaktion von NO zu NO₂* ;

NO + 0 → NO₂* mit E_B ~ 3 eV und E_A > 1 eV

und durch Übertragung der Anregungsenergie beim Stoß von NO₂* auf O₂*

O₂ + N0₂*-> O₂* + NO₂

Plasmareaktion 2a: Dissoziativer Einfang von Elektronen mit

Energien um oder über 2 eV durch das mit etwa 1 eV angeregte

Sauerstoffmolekül und einer Elektronenaffinität (EA) von 2 eV für den atomaren Sauerstoff :

O₂* + e^" + E_kin → O + O^" mit E_kin ~ 2,02 eV bis 2 , 1 eV

E_A ~ 0,99 eV bis 1,08 eV EA ~ 2 eV

Plasmareaktion 2b: Dissoziativer Einfang von Elektronen mit Energien um oder über IeV durch das mit etwa 2 eV angeregte Sauerstoffmolekül und einer Elektronenaffinität (EA) von 2 eV für den atomaren Sauerstoff :

O₂* + e + E_kin → O + 0 mit E_kin ~ 1,0 eV bis 1,1 eV

E_A ~ 2 eV EA ~ 2 eV Plasmareaktion. 3 : Oxidationsreaktion von NO zu NO₂ : Das überwiegend im Abgas enthaltene NO wird zu NO₂ umgewandelt; die Bindungsenergie E_B bleibt als Anregungsenergie im hochangeregten NO₂* zurück

NO + O -» NO₂* mit E_B ~ 3 eV und E_A > 1 eV

Plasmareaktion 4.- Dissoziativer Elektroneneinfang am angeregten Stickstoffdioxid mit Elektronen um oder über 1,25 eV:

NO₂* + e → N + O₂ E_kin ~ 1,25 eV bei EA ~ 1 eV

Mit diesen Plasmareaktionen kann also NO₂ mit Elektronenenergien von nur 1,25 eV bis 2,5 eV dissoziiert werden, da durch das elektrische Impulsfeld zwischen 5 kV/cm und 25.Z⁷"' kV/cm gleichzeitig eine größere Anzahl von Gasmolekülen in einem angeregten Zustand gehalten werden kann. Höhere Elektronenenergien treten durch die rasch zunehmenden Wirkungsquerschnitte für inelastische Stöße nur in verschwindendem Ausmaß auf. Durch die höhere Feldstärke werden nur in zunehmendem Maß angeregte Zustände der Gasmoleküle erzeugt .

Der erfindungsgemäße Betrieb eines Wabenkörpers 1 mit einem vorwiegend senkrecht zu den Kanälen 16 verlaufenden elektrischen Feld beschränkt das Wachstum von Vorfunken, so genannten Streamer, erlaubt daher durch diese „Multibarrieren-Entladung" sehr hohe Feldstärken ohne das Auftreten von Funkenentladungen, und beschränkt gleichzeitig durch die Begrenzung der Kanalhöhe in Feldrichtung die Ausbildung der Stoßionisation durchführenden Streamer. Des Weiteren hat dieses erfindungsgemäße unipolare Plasma, das also vorwiegend nur aus Elektronen besteht, den Vorteil Energie auch dadurch zu sparen, dass es zu keiner elektrischen Energieübertragung des Feldes auf Atomrümpfe kommt. Diese würde durch die großen Massen der Atomrümpfe gegenüber den Elektronenmassen den weitaus größten Energieanteil aus dem Feld verbrauchen. Für den Abbau von Stickstoffoxiden im Abgas von Verbrennungskraftmaschinen ist erfindungsgetnäß die Begrenzung der Elektronenenergie unter 5 eV besonders wichtig, da sonst Dissoziationsprozesse an Stickstoff zur Bildung von sekundären Stickoxiden und damit zu einer Begrenzung des möglichen Entstickungsgrades führen. Während man für eine Stoßionisation von Sauerstoff mindestens 12,5 eV (Erstes Ionisationspotential für molekularen Sauerstoff) und für Stickstoff mindestens 15,5 eV (Erstes Ionisationspotential für molekularen Stickstoff) benötigt, liegen bereits die Dissoziationsenergien aus dem Grundzustand deutlich darunter: 9,1 eV für Stickstoff und 5,1 eV für Sauerstoff .

Erfindungsgemäß ist es daher von Interesse, durch Elektronenstöße Plasmaprozesse zu initiieren, ohne im Entladungsräum Ionisationsprozesse zu erlauben. Regt man erfindungsgemäß durch Stöße mit Elektronen begrenzter Energie Stickstoffmoleküle an, so kann die Lebensdauer dieser angeregten Stickstoffmoleküle bis zu 50 ms betragen, und durch die hohe Stoßzahl in Gasen können sie ihre Anregungsenergie auch an andere Gase, z.B. an Stickoxide oder an molekularen Sauerstoff abgeben, die nur in geringer Konzentration vorhanden sind. Regt man über solche Plasmareaktionen Stickstoffdioxid an, so kann an diesem angeregten Stickstoffdioxid ein dissoziativer Elektroneneinfang mit Elektronen der Energie um oder über 1,25 eV stattfinden. Dieses erfindungsgemäße Verfahren wird nun im Folgenden genauer erläutert :

In Band II der „Electronic and Ionic Impact Phenomena" von H.S.W. Massey, E.H. S. Burhop und H.G. Gilbody werden auf den Seiten 992 bis 1020 Messungen der Elektronenaffinität (EA, Bindungsenergie des freien Elektrons) von atomaren Sauerstoff (etwa 2 eV, abhängig von der Gastemperatur) und von molekularem Sauerstoff (0,44 eV) sehr ausführlich diskutiert, während über Stickstoffoxid weniger Daten gegeben sind. Auf Seite 1029 wird die Energieschwelle für den dissoziativen Elektroneneinfang bei NO im Grundzustand mit etwa 7,5 eV angegeben. Auf Seite 1006 wird erläutert, dass über einem Feld/Druckverhältnis -von 3 V/cm.torr der Wirkungsquerschnitt (attachment cross section) für Sauerstoff nicht mehr vom Druck abhängt. Der Verhältniswert beträgt für die plasmainduzierte Oxidation von Russ zwischen 4,6 und 5,3 V/cm.torr, für die plasmainduzierte selektive Dissoziation von NO₂ zwischen 8.8 und 17,5 V/cm.torr. Der Anlagerungskoeffizient (attachment coefficient) ex wird dann unabhängig vom Druck, für F/p = 4 V/cm.torr ist oc/p 0,02/cm.torr und nähert sich über F/p = 10 V/cm.torr dem Wert α/p = 0,1 /cm.torr. Damit kann auch bei höheren elektrischen Feldern mit einer entsprechenden dissoziativen Anlagerung gerechnet werden.

Bei einem HF-Plasma werden diese Energien ohne die erfindungsgemäßen Maßnahmen wegen der Bildung von Vorfunken (sogenannter streamer) im allgemeinen immer überschritten, da es in Wechselfeldern ab Feldstärken von 5 kV/cm durch eine Fokussierung des elektrischen Feldes mit Ausbildung einer elektrischen Stoßwelle zu einer Volumenionisation mit Elektronenenergien bis über 30 eV kommt, von der alle Gasmoleküle im ganzen Volumen ionisiert werden. Durch diese Volumenionisation wird dem elektrischen Feld sehr viel Energie entzogen, der Prozess verbraucht unverhältnismäßig mehr Energie, als für das Erreichen einer Entstickung notwendig ist.

In der schon zitierten vierbändigen Ausgabe „Electronic and Ionic Impact Phenomena", von H.S.W. Massey, E. H. S. Burhop und H. G. Gilbody, second edition Oxford 1969, findet man im 2. Band auf den Seiten 700 bis 780 Anregungsfunktionen, Wirkungsquerschnitte und molekulare Energieniveaus für Rotations- und Vibrationsanregungen bei Sauerstoff, Stickstoff und Stickoxid. Insbesondere wird auf die theoretische und experimentelle Behandlung von sog. „Schwarm-Experimenten" (swarm experiments, Seite 766 und ff) verwiesen, wo die Energieverteilungsfunktionen für in einem Gas mit bestimmter Temperatur diffundierenden Elektronen unter einem homogenen elektrischen Feld bei elastischer (Band 1, Kapitel 2, § 1.2) und inelastischer (Band 2, Kapitel 5, § 3.2) Streuung berechnet werden.

Für Stickstoff können folgende Daten zusammengefasst werden: Rotationsanregungen beginnen bei etwa 6 meV und haben ab 10 meV einen Wirkungsquerschnitt von etwa 4.10^"18 cm², die Vibrationsanregungen beginnen bei etwa 0,3 eV, erreichen bei 1 eV etwa 10 -18 cm², bei 2 eV etwa 10 cm² und liegen bei 3 eV über

10^"x° cm². In der folgenden Tabelle werden gemessene Energieniveaus für Sauerstoff, Stickstoffoxid und Stickstoff angegeben :

*) „Electronic and lonic Impact Phenomena", von H.S.W. Massey, E. H. S. Burhop und H. G. Gilbody, second edition Oxford 1969

Bei Stickstoff gibt es auch tiefer liegende Anregungszustände, ihr Anregungsquerschnitt bei Elektronenstößen scheint aber extrem klein zu sein. Jedenfalls kann aus der großen Dichte niedrig liegender Anregungsniveaus geschlossen werden, dass Dissoziationsreaktionen im Plasma nie oder äußerst selten aus den Grundzuständen erfolgen werden.

Versucht man nun erfindungsgemäß ein Entladungsfeld so zu gestalten, dass Elektronen nur an seinem Rand gebildet werden, und dass man diese in einem über den ganzen Entladungsraum, annähernd homogenen HF-Feld zumindest zum Teil auf Energien von etwa 1,25 eV bis 2,5 eV aber unter 5 eV nach jeder Energieabgabe im Stoß beschleunigt, so wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das hochfrequente Impulsfeld in den Impulsspitzen eine Feldstärke von 5 kV/cm bis 25 kV/cm, vorzugsweise 10 kV/cm erreicht .

Diese Zusammenhänge sind in der folgenden Tabelle dargestellt, wobei in der zweiten Spalte die durch Elektronen in der einfachen freien Weglänge λ_e maximal aufgenommene Energie und in der dritten Spalte die durch Elektronen in der doppelten freien Weglänge λ₂ maximal aufgenommenen Energie angegeben sind:

Die zweite Tabelle zeigt, welche Feldstärken notwendig sind, damit mit sehr geringer Wahrscheinlichkeit, also auf der innerhalb der Verteilung der freien Weglängen sehr selten vorkommenden sechsfachen (λ_s) oder vierfachen (λ₄) freien Weglänge, die Reaktionsenergie für störende Reaktionen aufgenommen werden kann:

Reaktion Reaktions- Feldstärke Feldstärke energie (λ₆) (λ₄)

H₂O —> OH + H 4,7 eV 14 kV/cm 21 kV/cm

O₂ -→ 0 + 0 5,1 eV 15 kV/cm 23 kV/cm

N₂ -» N + N 9,1 eV 28 kV/cm 41 kV/cm

O₂ →- O₂ ⁺ + e 12,5 eV 38 kV/cm 57 kV/cm

N₂ —> N₂ ⁺ + e 15,5 eV 47 kV/cm 71 kV/cm

Ausgehend von den in „Electronic and Ionic Impact Phenomena" präsentierten Daten lassen sich für verschiedene Feldstärken die inelastischen Verteilungsfunktionen f (e) im unipolaren Hochdruckplasma berechnen; für die charakteristischen Energien E_m, bei denen jeweils neue inelastische Prozesse einsetzen, lassen sich für das Abgas von Verbrennungskraftmaschinen folgende relative Intensitäten angegeben:

E_m f (e) bei f (e) bei f (e) bei f (e) bei 1 kV/cm 2 kV/cm 3 kV/cm 4 kV/cm

1 ,0 eV 0,80 0, 70 0,62 0, 56

1, 25 eV 0,78 0, 75 0,67 0, 62

1, 75 eV 0,14 0,42 0,53 0,56

2 ,0 eV 0, 01 0,11 0,25 0,34

2 ,5 eV 0, 00 0, 00 0, 01 0, 04

Weitere Rechnungen zeigen aber, dass erst durch die Berücksichtigung multipler freier Weglängen (λ₄ bis λ₆) bei einer maximal möglichen Feldstärke von etwa 15 kV/cm bis 25 kV/cm Elektronen über 5 eV erhalten werden. Da die mindestens notwendige Feldstärke ebenfalls 15 KV/cm bis 25 kV/cm beträgt, ergibt sich dieses Intervall als die erfindungsgemäß notwendige und hinreichende Feldstärke für die Erzeugung eines Elektronenplasmas mit kinetischen Energien der Elektronen zwischen 1,25 eV und 2,5 eV.

Eine weitere Schwierigkeit , die einem unipolaren Plasma entgegensteht, ist die beschleunigte Bildung von Strearaer, die bei diesen hohen Feldstärken viel rascher vor sich geht und auch in den engen Kanälen eines Wabenkörpers bereits stattfinden kann. Um diese Schwierigkeit zu beseitigen wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die einzelnen Impulse dieses hochfrequenten Impulsfeldes eine Halbwertsbreite (Dauer in halber Höhe) von 10 μs, vorzugsweise 7 μs und einer 90% - Breite (Dauer in 90% der Impulshöhe) von 2 μs vorzugsweise 1 μs nicht überschreiten, und jedes Paket dieser Impulse von einer Pause mit einer Dauer von mindestens 50 μs, vorzugsweise mindestens 100 μs, gefolgt wird.

Neben der erfindungsgemäßen Unterdrückung der Streamer im Reaktionsraum dürfen die Elektronen auch nicht durch Ionisation an den Wänden mittels Spitzen und dergleichen erzeugt werden, da dadurch immer Ionenarten beiderlei Vorzeigen entstehen, die durch das hochfrequente Feld in den Reaktionsraum gerissen werden. Da erfindungsgemäß nur jene Elektronen das Plasma bilden sollen, die durch thermische Prozesse (Richardson-Elektronen) Stoßprozesse (Sekundärelektronen) oder Quantenprozesse (Photoelektronen) aus den Wänden austreten, müssen erfindungsgemäß für den Wabenkörper Wandmaterialien verwendet werden, deren Austrittsarbeit für Elektronen unter 2 eV, vorzugsweise unter 1 eV, liegt .

Dieses erfindungsgemäße Verfahren wird am besten durch einen zylinderförmigen Wabenkörper 1 umgesetzt, der einen kreisringförmigen Querschnitt aufweist, wobei die das hochfrequente Impulsfeld zuführende Elektrode 9 an der inneren Mantelfläche angebracht ist, und dieser Hohlraum durch einen keramischen Stopfen 5, 7 verschlossen ist. Erfordert der Raum für den Einbau eines solchen „Denoxing device" unter dem Fahrzeug einen elliptischen Wabenkörper 1, so kann dieses erfindungsgemäße Verfahren auch für einen solchen Wabenkörper 1 mit elliptisch-ringförmigem Querschnitt ausgeführt werden. Die das hochfrequente Impulsfeld zuführende Elektrode 9 ist wiederum an der inneren Mantelfläche angebracht, und der Hohlraum ebenso durch einen keramischen Stopfen 6, 7 verschlossen.

Um die Dissoziationsrate von NO_x zu erhöhen, muss man die Dichte des Plasmas steigern. Da die Emissionsrate der Richardson- Elektronen bei vorgegebener Temperatur konstant ist, kann das nur über eine Steigerung von Sekundärelektronen oder Photoelektronen erfolgen. Da die Photonen durch Stoßprozesse mit Elektronen höherer Energien und bei Oxidationsprozessen am Russ freigesetzt werden, ist es ferner sinnvoll, die Pulsfeldstärken weiter zu erhöhen. Auch wenn die Elektronenenergie wegen der Begrenzung durch inelastische Stöße nicht wesentlich zunehmen kann, nimmt doch die bei Stößen übertragene Energie und die Höhe der Anregungen und damit die Energie der abgegebenen Quantenstrahlung zu. Ebenso ist es erfindungsgemäß sinnvoll, gemeinsam mit dem im Abgas enthaltenem NO_x auch geringe Russmengen in den Wabenkörper einzuleiten, da die stark exotherme Oxidationsreaktion von Kohlenstoff von Quantenstrahlung begleitet wird.

Fig. 2 zeigt Rechnungen, die die von der jeweiligen Plasmafeldstärke abhängige Verteilung der Elektronenenergien im Plasma angeben. Man sieht die bei den charakteristischen Energien 1,25 eV, 1,75 eV, 2,0 eV und 2,5 eV auftretende zunehmende inelastische Streuung an den Gasmolekülen, die durch eine Art „Absorptionskanten" die Energie der Elektronen begrenzen; bei höheren Feldstärken verschieben sich nur die relativen Konzentrationen der Energien an den besagten Kanten.

Fig. 3 zeigt Messungen über ein Denoxing an einem Dieselprüfstand. Bei einer äußeren Feldstärke von etwa 8 kV/cm setzt der Dissoziationsprozess ΛTOΏ. NO_X ein, und steigt mit zunehmender Spannung an. Die gegenständliche Messung fand mit einem kleinen Reaktor im Bypass zum Abgasstrang eines Dieselmotors statt und erzielte ein Denoxing von etwa 17%. Höhere Denoxinggrade lassen sich sowohl durch Erhöhung der Feldstärke als auch durch Vergrößerung des Wabenkörpers 1 erzielen. Aus den Messwerten kann für das Denoxing ein effektiver spezifischer Leistungsbedarf von 0,5 Wh/m³ bis 1 Wh/m³ abgeschätzt werden, abhängig von der absoluten NO_x- Konzentration und der Temperatur des Abgases. Das entspricht etwa einem absoluten Denoxing-Wirkungsgrad von 5 Wh/gNO_x bis 10 Wh/gNO_x. Damit kann bei einem modernen Diesel-Pkw mit 2 Liter Hubraum je nach gewünschtem Reduktionsgrad des NO_x ein mittlerer Leistungsbedarf von 100 W bis 200 W für das Plasma-Denoxing angenommen werden.

Um bei höheren Feldstärken ein Herausschlagen des Plasmas aus dem offenen Wabenkörper 1 und damit die mögliche Ausbildung einer Bogenentladung zu verhindern, ist es des Weiteren sinnvoll, dass die Elektrode 9 der inneren Mantelfläche in einem Wabenkörper 1 mit kreisringförmigen Querschnitt oder einem Wabenkörper 1 mit elliptisch-ringförmigen Querschnitt in Achsenrichtung des Wabenkörpers 1 eine deutlich geringere Erstreckung aufweist, als der Wabenkörper 1 selbst, vorzugsweise nur 30 mm bis 50 mm, und in der Mitte der axialen Erstreckung des Wabenkόrpers 1 angeordnet ist.

Mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Filteranordnung ist es somit möglich, die Bildung von Vorfunken ("streamer") zu unterbinden, wodurch frühzeitige Zerstörungen des Keramikkörpers vermieden werden können. Des weiteren gelingt es, den Energieverbrauch und den Entstickungsgrad zu optimieren.

Claims

Patentansprüche :

1. Verfahren für den Betrieb einer Filteranordnung zum Abbau von Stickstoffoxiden aus einem Abgasstrom, bei dem der Abgasstrom durch in Längsrichtung eines keramischen Wabenkörpers (1) verlaufende, beidseitig offene Kanäle (16) des keramischen Wabenkörpers (1) hindurchgeleitet wird, und an parallel zu den Kanälen (16) verlaufenden Elektroden (9) eine Spannung an den Wabenkörper (1) zur Erzeugung eines elektrischen Feldes in den Kanälen (16) des Wabenkörpers (1), das jeweils quer zur Längsachse der Kanäle (16) orientiert ist, angelegt wird, dadurch, gekennzeichnet, dass es sich bei der an den Elektroden (9) angelegten Spannung um Spannungsimpulse zur Erzeugung eines elektrischen Feldes innerhalb der Kanäle (16) mit Feldstärkenamplituden U" von mindestens 5 kV/cm, vorzugsweise mindestens 10 kV/cm, handelt, und das Produkt aus der Feldstärkenamplitude U in V/cm und Impulsdauer B in Sekunden (s) zwischen 0.01 und 0.1 V. s/cm, vorzugsweise zwischen 0.04 und 0.1 V. s/cm, beträgt, wobei als Wandmaterial des keramischen Wabenkörpers (1) eines mit einer Austrittsarbeit unter 2 Elektronenvolt, vorzugsweise unter 1 Elektronenvolt, ausgewählt wird, sodass das so gebildete Plasma vorwiegend aus Richardson-Elektronen, Sekundärelektronen und Photoelektronen gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldstärkenamplitude ü zwischen 5 kV/cm und 25 kV/cm, vorzugsweise zwischen 10 kV/cm und 15 kV/cm, beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Impulse der elektrischen Feldstärke innerhalb der Kanäle (16) eine Halbwertsbreite (Dauer in halber Höhe) von höchstens 10 μs, und eine 90% - Breite

(Dauer in 90% der Impulshöhe) von höchstens 1 μs aufweisen, und Impuls-Pausen von mindestens 50 μs, vorzugsweise mindestens 100 μs, vorgesehen sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Spannungsimpulsen um Wechselspannungsimpulse handelt .

. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass gemeinsam mit den im Abgas enthaltenen Stickstoffoxiden auch geringe Russmengen in den Wabenkörper ( ( [11I))) eeeiiinnnααgeeellleeeiiittteeettt wwweeerrrdddeeennn.

6. Filteranordnung zum Abbau von Stickstoffoxiden aus einem Abgasstrom mit einem keramischen Wabenkörper (1) mit vom Abgas durchströmbaren und in Längsrichtung des Wabenkörpers

(1) verlaufenden, beidseitig offenen Kanälen (16) , die jeweils durch Stege voneinander getrennt sind, wobei der Wabenkörper (1) mit Elektroden (9) zur Erzeugung eines elektrischen Feldes in den Kanälen (16) des Wabenkörpers

(1), das jeweils quer zur Achse der Kanäle (16) orientiert ist, versehen ist, dadurch. gekennzeichnet, dass die Elektroden (9) mit einer Spannungsquelle zur Erzeugung von Spannungsimpulsen verbunden sind, und das Wandmaterial des keramischen Wabenkörpers (1) eine Austrittsarbeit unter 2 Ξlektronenvolt , vorzugsweise unter 1 Elektronenvolt, aufweist -

7. Filteranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wabenkörper (1) aus einer oxidischen Keramik, vorzugsweise aus dicht gebranntem Kordierit, besteht.

8. Filteranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die oxidische Keramik mit Vanadium und/oder Cäsium dotiert ist .

9. Filteranordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die oxidische Keramik mit einem nichtleitenden oxidischen Katalysator, vorzugsweise einem Peroskit oder Eisenoxid, beschichtet oder volumendotiert ist.

10. Filteranordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Wabenkörper (1) einen kreisringförmigen Querschnitt aufweist, wobei die das Impulsfeld zuführende Elektrode (9) an der inneren Mantelfläche angeordnet ist, und der durch die innere Mantelfläche umschlossene Hohlraum durch einen keramischen Stopfen (5, 7) verschlossen ist.

11. Filteranordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Wabenkörper (1) einen elliptischringförmigen Querschnitt aufweist, wobei die das Impulsfeld zuführende Elektrode (9) an der inneren Mantelfläche angeordnet ist, und der durch die innere Mantelfläche umschlossene Hohlraum durch einen keramischen Stopfen (5, 7) verschlossen ist.

12. Filteranordnung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (9) der inneren Mantelfläche in Richtung der Längsachse des Wabenkörpers

(1) eine geringere Erstreckung aufweist als der Wabenkörper (1) selbst, und in der Mitte der axialen Erstreckung des Wabenkörpers (1) angeordnet ist.

13. Filteranordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (9) der inneren Mantelfläche in Richtung der Längsachse des Wabenkörpers (1) eine Länge von 30 mm bis 50 mm aufweist.

14. Filteranordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (9) jeweils durch eine Gruppe von Kanälen (16) , in denen jeweils zumindest teilweise entlang ihrer axialen Erstreckung ein elektrischer Leiter eingebracht ist, gebildet werden.

15. Filteranordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden jeweils durch eine Gruppe -von Kanälen (16) , deren Innenwände jeweils entlang der axialen Erstreckung der Kanäle (16) zumindest teilweise mit einer metallischen Beschichtung versehen sind, gebildet werden.