一种可再生能源驱动等离子体房车尾气处理与综合用能系统 万博体育bet 供图

近日，万博体育bet 电气工程与控制科学学院学子设计出“一种可再生能源驱动等离子体房车尾气处理与综合用能系统”，该系统每年可以为我国减少空气污染物约3000吨，南工大学生团队也凭借这项设计成功斩获第二届全国大学生等离子体科技创新竞赛特等奖。

随着物质水平的提高和旅游行业的发展，可以实现“在生活中旅行，在旅行中生活”的房车产品受到大众的欢迎。房车主要分为纯燃油驱动和燃油可再生能源联合驱动两种模式，但燃油驱动必然会带来尾气问题。现有尾气治理的应对方法分为机内净化技术和机外净化技术，主要包括改进发动机、开发新燃料和安装尾气净化装置，其中安装三元催化尾气净化装置是最常见的尾气处理方法。但在实际使用过程中，三元催化剂需要定期更换，存在成本高、普适性低、无法长期稳定运行等缺点。

随着低温等离子体技术的发展，尾气处理又出现了一条新的路径。团队指导教师梅丹华表示，低温等离子体中包含大量的活性粒子，可以与尾气污染物相互作用，诱导其发生化学反应，实现降解尾气效果。它主要通过气体放电形式产生，有望将来代替传统三元催化装置处理汽车尾气，避免因催化剂失活需定期更换导致的成本增加，并且低温等离子体具有快速启停特性，电能可以充分利用太阳能、风能等新型绿色能源，进而节约化石能源，减少碳排放。

为了参加这次比赛，项目团队成员从去年就开始构思相关技术结构和流程，他们用低温等离子体技术代替传统三元催化装置，减少成本投入；使用太阳能驱动气体放电，减少化石能源消耗；设计逆控一体机，完成交直流转变和系统电能调控；设计智能控制模块，线上控制房车用能，提高能量利用率等。

据团队队长孙闵杰介绍，在电极结构的选型方面，在平板结构、同轴结构、电晕结构、双介质结构等几种常见的等离子体电极结构中，他们选取了双介质电极结构，它耐腐蚀，放电更加稳定，是一种理想的尾气处理的反应器结构；在匹配激励电源类型中，他们对比使用高频交流电源和脉冲电源后发现，纳秒脉冲电源具有快速变化的上升沿和较短的脉冲持续时间，有利于形成均匀稳定的高活性等离子体，更适合尾气处理过程。

据悉，使用可再生能源的等离子体房车尾气处理和综合用能系统每天可产4.5度电，能满足房车每天2.75度电的需求。项目团队基于目前全国房车数量估算得知，若采用该系统，每年可以为我国减少通过燃油发电产生相同电量而造成的空气污染物约3000吨。

此外，该系统还可以应用于高尾气排放的黄标车辆、大型运输船舶以及化工厂等场景中。在有效缓解房车尾气污染的同时，减少了化石燃料的使用，降低了用户经济成本，真正实现绿色环保节能运行。从前期准备到竞赛结束，项目团队共申请了五项相关发明专利。

2022年10月8日《科学网》：https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2022/10/487318.shtm