[01479341]超临界电场放电强化内燃机燃烧与改善尾气污染研究

研究在常压(等离子化学领域称为高气压≥0.1MPa)条件下，得到强电场电离放电方法。放电电场强度E≥200kV/cm，放电电场中电子获得具有高能量(电子平均能量≥16eV)的高浓度(ne≥10<'15>/cm<'3>)电子，使进入内燃机的气体中O<,2>和H<,2>O等气体分子电离、分解产生大量O(<'1>D)、O(<'3>P)、OH以及HO<,2><'->、HO<,2>、O<,3>OH、OH<'->、O<,3>、H<,2>O<,2>等活性粒子。研究OH、O(<'1>D)、O(<'3>P)等活性粒子加速燃油的裂解反应，起着强化燃烧和催化作用，使爆压放热率及燃气温度等均有提高，强化了燃烧值，降低了尾气污染浓度。所达到的总体性能指标：(1)研制的常压强电离放电等离子体反应室，经试验达到如下经济技术指标：放电间隙的电场强度达到200kV/cm-400kV/cm；放电间隙中的电子从外加电场获得的平均能量达到16eV-30eV；活性离子浓度达到18％wt。(2)研制的高频高压电源设备，经试验达到如下经济技术指标：输入电压三相电压380V/50Hz：最高输出电压10kV；逆变频率10kHz-20kHz可调；最大输出功率20kW，效率＞80％。(3)在4120-SG柴油机(4缸，输出功率为66kW，比原定试验用1135柴油机输出功率14.7kW高4.5倍)试验达到如下经济技术指标：节油率1％-2％；排放尾气中CO浓度1F降12％-19％，CH浓度下降9.5％-20％；C(碳粒浓度)下降17.4％。应用范围：在船舶、油田有着巨大市场。市场及经济效益预测：该课题研究的社会效益主要是：掌握了常压或高气压下强电场气体电离放电方法，突破了现在气体弱电离放电的限制，实现了强电离放电。强电离放电为化学反应提供了大量高浓度活性离子，可以实现在分子、原子层次上加工新分子、新物质、新材料。可以把O<,2>、H<,2>O直接加工成高浓度(12％wt)的羟基自由基，是治理压载水(外来生物入侵)、赤潮唯一有效的新方法；也可用于把火力发电厂的烟气中SO，加工成重要的化工原料H<,2>SO<,4>，为治理“酸雨”提供了一种低成本、可行的新方法。它还可以用于飞行器、船舶的等离子体隐身、化工合成、材料表面改性、加工新燃料等领域中去。在船舶、油田有着巨大市场，仅以节油5％计，中国船用柴油机采用强电离放电强化柴油机燃烧方法，每年就能节省十余万吨柴油，仅该项的经济效益达数亿元以上。同时又大大改善了尾气污染程度。已使用推广情况：由于该项目的超临界电场放电理论和方法的研究取得了进展，获得一项国家自然科学基金重点项目“高气压下强电场电离气体的方法及其应用基础研究(批准号：6003001)和1项国家自然科学基金面上项目”超强电场常压离子注入生物效应的方法研究(批准号699010001)。