DE19717160A1 - Vorrichtung zur Nachbehandlung von Abgas durch Kombination von Gasentladung und Katalysator - Google Patents

Description

Zur plasmachemischen Umsetzung in Gasen wird unmittelbar im strömenden Gas eine Barrierenentladung erzeugt, was seit über hundert Jahren Stand der Technik beispielsweise bei der Ozonerzeugung, ist. Dieser Entladungstyp ermöglicht auch im Druckbereich von etwa einer Atmosphäre die Erzeugung eines thermischen Nichtgleichgewichtszustandes, der für die Effizienz der plasmachemischen Umsetzung von Bedeutung ist. Das Entladungsgefäß, im folgenden Reaktor genannt, besteht aus einem schmalen Spalt, in dem die Entladung gezündet wird, und zwei flächigen Elektroden, die den Spalt begrenzen. Der Spalt kann seitlich abgeschlossen sein, oder die Elektroden werden zu einem koaxialen Gefäß aufgerollt. Wichtig ist, daß wenigstens eine der Elektroden auf der dem Entladungsgas zugewandten Seite von einer dielektrischen Barriere bedeckt ist, die namensgebend für die Entladung ist.

Bei jedem Anstieg einer hochfrequenten Hochspannung entsteht im Entladungsraum ein elektrisches Feld, das zur Ausbildung von Streamerentladungen führt. Aufgrund der statistischen Natur des Zündvorganges beginnt die Entladung nicht an allen Stellen gleichzeitig. Die durch die Streamerkanäle fließende Ladung kann über das isolierende Dielektrikum nicht auf die Elektroden abfließen, und es baut sich dort eine Oberflächenladung auf, die in einer Umgebung um den Streamer das von außen angelegte Feld abschirmt. In diesem Bereich ist in der gleichen Spannungshalbwelle keine Zündung mehr möglich, so daß die Entladung aus einem Mosaik kleiner Kanäle besteht. Bei ausreichendem Abstand zwischen den Spannungshalbwellen zünden die Kanäle in der nächsten Halbwelle wiederum statistisch über die Fläche verteilt und die Entladung erscheint im zeitlichen Mittel homogen.

Üblicherweise wird zur Erzeugung einer Barrierenentladung ein glattes Elektrodensystem verwendet, um eine möglichst gleichmäßige statistische Verteilung der auch Filamente genannten, dünnen Entladungskanäle über die Elektrodenfläche zu gewährleisten. Es ist jedoch bekannt, daß die chemischen Reaktionen in Barrierenentladungen bei Atmosphärendruck nicht im ganzen Volumen homogen ablaufen, sondern nur in den Kanälen initiiert werden. Aufgrund der Zeitdauer der Einzelentladungen von wenigen Nanosekunden muß jedoch eine Nachreaktion der angeregten Moleküle erfolgen, die bis zu Millisekunden dauern kann. Eine erneute Anregung des gleichen Gasvolumens mit einer weiteren Einzelentladung während dieses Zeitbereichs kann die chemische Reaktion stören oder zumindest unnötigen Energieverbrauch hervorrufen.

Es gibt daher in der Literatur verschiedene Ansätze, dem Gas Zeit für die Nachreaktion zu geben, oder zusätzliche Folgereaktionen durch Katalysatoren hervorzurufen.

Die Koronaentladung ist eine weitere Form der nichtthermischen Gasentladung, wobei im Unterschied zur Barrierenentladung die Thermalisierung nicht durch selbsttätige zeitliche Beschränkung der Entladungsdauer, sondern durch einen eng begrenzten aktiven Entladungsbereich erreicht wird. In diesem Bereich liegt ein stark inhomogenes elektrisches Feld vor, so daß die Ladungsträger aufgrund von Diffusion den Bereich, in dem inelastische Stöße stattfinden können, verlassen, bevor Thermalisierung einsetzt. Das inhomogene Feld ausreichender Feldstärke wird durch Inhomogenitäten in Form von Spitzen und Kanten an den Elektroden erzeugt. Oft ist zusätzlich eine intermittierende externe Abschaltung der Spannungsquelle erforderlich, um die Bildung thermischer Bogenentladungen zu verhindern. In R. KUTZNER, J.G.H. SALGE: Generation of non-thermal transient gas discharges at atmospheric pressure for pollution control in: 12th Int. Symp. Plasma Chemistry; Minneapolis. 21-25 Aug. 1995 wird ein solcher Reaktor zur Entstickung von Verbrennungsabgasen beschrieben, wobei darauf Wert gelegt wird, daß in Bereichen zwischen scharfkantigen Messerelektroden dem Gas Zeit für Nachreaktionen gegeben wird. Nachteilig ist jedoch die hohe erforderliche Spannung bei diesen Systemen und die Gefahr von Kurzschlußbildung zwischen metallischen Elektroden aufgrund möglicher Ablagerungen aus dem Abgas. Zudem hat die Koronaentladung im räumlichen Mittel eine erheblich niedrigere Elektronenenergie als die zuvor beschriebene Barrierenentladung.

Bei der Erzeugung von Barrierenentladungen wurde beobachtet, daß die Einhaltung eines Entladungsspaltes von nicht verschwindender Breite für die Funktion der Entladung nicht unbedingt erforderlich ist. Aufgrund der dielektrischen Barriere kommt es nicht zu Kurzschlüssen, und die Begrenzung des Entladungsstroms durch Oberflächenladungen führt dazu, daß sich die Gasentladung um einige Millimeter über den Bereich des kürzesten Abstands hinaus ausbreitet. Dieses Phänomen wird beispielsweise bei der Reinigung von Folienbahnen auf einer umlaufenden Walze (siehe DE-OS 35 38 541) oder bei Ozonerzeugern mit besonders guter Kühlung (siehe DE-OS 37 31 168) benutzt.

Ein weiteres Verfahren zur Erzeugung räumlich bevorzugter Bereiche in einer Barrierenentladung wird in der DE-OS 195 18 970 beschrieben. Unter Vermeidung von Spitzen und Kanten, die die erreichbare mittlere Elektronenenergie mindern würden, wird durch streifenförmige Runzeln auf den Elektroden eine räumliche Bevorzugung bei der Ausbildung von Entladungsfilamenten geschaffen. Ein Mitlaufen der Filamente mit dem Gasstrom wird vermieden, und es bilden sich zwischen den Anregungszonen Toträume aus, in denen Nachreaktionen des Gases stattfinden können.

Eine Weiterbildung derartiger Nachreaktionszonen sind Folgereaktionszonen, in denen als Unterschied nicht die plasmaelektrisch angeregten Moleküle abreagieren, sondern klassisch chemisch bestimmte Sekundär- und Kettenreaktionen ablaufen. Diese Folgereaktionen können durch katalytische Effekte begünstigt werden. Die DE-OS 34 14 121 und die DE-OS 44 23 397 beschreiben die Hintereinanderschaltung verschiedener Typen von Gasentladungen mit Katalysatoren. Gemeinsamer Nachteil derartiger Vorrichtungen ist, daß das nach der elektrischen Anregung reagierende Gas über vergleichsweise weite Entfernungen strömen muß, bis es die katalytisch ausgerüsteten Folgereaktionszonen erreicht.

Ein alternatives Konzept wird in der DE-OS 36 44 090 sowie in der DE-OS 36 42 472 vorgestellt. Hier wird in einem rohrförmigen Katalysator durch Anlegen einer Gleichspannung ein elektrisches Feld in radialer bzw. longitudinaler Richtung erzeugt, wobei die Zündung einer Gasentladung nach Möglichkeit vermieden wird. Grund ist daß die hier unmittelbar in den Bereich des elektrischen Feldes eingebrachten Katalysatoren durch die Einwirkung des Plasmas zerstört würden. Die räumliche Nähe des Folgereaktionsbereichs zum Anregungsbereich ist also eher störend.

Es ist bekannt, daß bei der plasmachemischen Nachbehandlung von Abgasen eine Anregungs- und eine Nachreaktionsphase mit deutlich unterschiedlichen Zeitkonstanten stattfinden. Besonders bei der Nachreaktion kann ein katalytisches Material den Wirkungsgrad der Umsetzung deutlich verbessern. Schädlich ist dabei jedoch, daß viele Katalysatoren durch den Kontakt mit der elektrischen Entladung beschädigt oder zerstört werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1, mit den bevorzugten Ausgestaltungen gemäß Anspruch 5 und 10, sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 12. Dabei verbessert die Erfindung bekannte Vorrichtungen dadurch, daß die Anregung und die Nachreaktion in räumlich getrennten Bereichen des Reaktors stattfinden (können), die jedoch sehr eng nebeneinander liegen (z. B. im Millimeterbereich). Wird zusätzlich katalytisches Material eingesetzt, so kann trotz unmittelbarer Nähe zur Entladung ein direkter Stromfluß aus der Entladung auf den Katalysator vermieden werden.

Durch Erzeugung einer wandnahen Barrierenentladung in unmittelbarer Nähe einer auf gleichem elektrischem Potential liegenden Fläche durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Nachreinigungsvorrichtung ist es gelungen, daß einerseits Anregungs-, Nachreaktions- und ggf. Folgereaktionsbereich von dem zu behandelnden Gas kurz nacheinander erreicht werden und andererseits ein Stromfluß über eine der Wände vermieden wird. Gegenstand der Erfindung ist ferner die Belegung dieser Wand mit einem katalytischen Material. Beliebige Katalysatoren nach Stand der Technik können hier eingesetzt werden, da keine Zerstörung durch Einwirkung der elektrischen Entladung stattfindet.

Im Unterschied zu bekannten Vorrichtungen erfolgt die Anordnung von Gasentladung und Katalysator nicht hintereinander, sondern im gleichen Reaktorbereich nebeneinander. Die Wege, die das Gas zurücklegen muß, sind daher der Zeitdauer der verschiedenen Reaktionstypen (Anregung, Nachreaktion) angepaßt. Es ist also ein ausreichend schneller Transport angeregter Moleküle aus der Anregungszone zur Folgereaktionszone, verursacht durch ambipolare Diffusion oder durch gerichtete Gasströmung oder durch Wirbel, möglich.

Als Katalysator eignen sich beispielsweise Edelmetall- oder Metalloxidkatalysatoren, sowie Zeolithkeramiken. Da die Katalysatoroberfläche bevorzugt nicht an der elektrischen Entladung beteiligt ist (das Material nicht vom elektrischen Strom der Gasentladung durchsetzt wird, zumindest nicht in der vornehmlich herrschenden Stromrichtung), ist es unerheblich, ob es sich um einen elektrischen Isolator oder einen Leiter handelt. Zudem kann die Oberfläche des Katalysators beliebig gestaltet werden ohne den Feldverlauf in der Anregungszone zu beeinflussen. Als wesentlicher Vorteil gegenüber der Beschichtung glatter Elektrodenflächen (die natürlich ebenfalls möglich ist) ergibt sich daraus die Möglichkeit, auch rauhe oder poröse Trägermaterialien zu verwenden und damit erstmals Katalysatoren von ausreichend großer Oberfläche im Bereich einer Gasentladung einzusetzen.

Bisher war die Einstellung der richtigen Betriebstemperatur von Katalysatoren beispielsweise kurz nach dem Kaltstart eines Motors oder bei Vollastbetrieb kritisch für den Katalysatorwirkungsgrad einerseits und die Lebensdauer andererseits.

Es gibt für die Kaltstartphase widerstands- oder brennerbeheizte Katalysatoren, bei denen jedoch viel kostbare Energie im Kampf gegen die Wärmekapazität aufgewendet werden muß. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht, mittels einer Gasentladung Reaktionen im Abgas zu stimulieren und gleichzeitig die Abwärme der Gasentladung zur Beheizung des Katalysators zu nutzen. Vorteilhaft sind hierfür Anordnungen, wo die elektrische Entladung hauptsächlich im Einströmbereich des Katalysators erzeugt wird, um den Wärmetransport in Strömungsrichtung des Abgases zu nutzen, oder wo ein koaxiales System die Gasentladung um den Katalysator herum ausbildet. Der Katalysator ist damit zur Umgebung hin einerseits quasi gegen Wärmeabstrahlung isoliert und andererseits wird aus allen Richtungen mittels der Entladung Wärme zugeführt.

Ist während der Aufheizphase eine gute Wärmezufuhr und die Vermeidung von Abstrahlverlusten nach außen vorteilhaft, so können jedoch bei hoher Motorlast Abgastemperaturen von über 400-600°C zu einer Schädigung des Katalysators führen. Werden derartige hitzeempfindliche Katalysatormaterialien eingesetzt, so ist eine Anordnung zu bevorzugen, wo der Katalysator auf der äußeren Wand eines im Auspufftopf untergebrachten Koaxialreaktors sitzt und durch den Fahrtwind eine gewisse Kühlung erfolgen kann. Der schlechtere Wirkungsgrad eines solchen Katalysators nach dem Kaltstart kann durch Erhöhung der elektrischen Leistung in der Gasentladung über die im Dauerbetrieb eingesetzte Leistung kompensiert werden. Neben der schnelleren Aufheizung aufgrund ihrer Abwärme bewirkt die Gasentladung an sich bereits eine Umsetzung von Schadstoffen, so daß die hohen Emissionspeaks in der Aufheizphase, die zu einem erheblichen Anteil zur Summe der Emissionen im gesamten Testzyklus beitragen, gesenkt werden.

Die plasmachemische Umsetzung in der Gasphase eröffnet die Möglichkeit, Reaktionen, die im thermodynamischen Gleichgewicht eher langsam oder gleichzeitig mit störenden Nebenreaktionen ablaufen, effektiver durchzuführen. Ein wichtiges Anwendungsbeispiel ist die Nachbehandlung von Abgasen aus Verbrennungsmotoren mit dem Ziel, Stickoxide oder Kohlenwasserstoffe zu vermindern. Insbesondere der Einsatz im Kraftfahrzeug erfordert robuste, kompakte und vor allem effiziente Reaktoren, um nur einen möglichst geringen Teil der vom Motor erzeugten Energie für die elektrische Nachbehandlung des Abgases aufwenden zu müssen.

Die Erfindung kann auch bei der Nachbehandlung von Abgasen aus Bahnantrieben, Stationärmotoren oder Kraftwerken, sowie von toxischen Industrieabgasen eingesetzt werden. Daneben sind auch Synthesereaktionen in der chemischen Industrie unter Zuhilfenahme der erfindungsgemäßen Vorrichtung denkbar.

Anhand der beigefügten Zeichnungen wird der Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher und beispielhaft erläutert, wobei selbstverständlich auch andere geometrische Anordnungen als die hier beschriebenen möglich sind.

Fig. 1 zeigt einen unmaßstäblichen Schnitt durch einen Teilbereich einer Entladungsvorrichtung, der senkrecht zur Zeichenebene noch weiter ausgedehnt ist, mit einer ersten Elektrode 10, einer dielektrischen Barriere 20, einer Gegenelektrode 32, einem Anregungsbereich 63, einem Nachreaktionsbereich 68, einem Totraum 69, einer Wand 39 und darauf befindlichem Katalysator 79. In Strömungsrichtung 61, 62 des Gases kann der Bereich selbstverständlich ebenfalls weiter ausgedehnt sein.

Die Ausgestaltungen wie schematisch in Fig. 1 dargestellt, sollen nachstehend weiter erläutert werden:
Die Erzeugung einer Barrierenentladung einschließlich des hier beschriebenen Spezialfalls einer dielektrischen Oberflächenentladung erfordert zwingend wenigstens eine (namensgebende) dielektrische Barriere (20). Diese ist üblicherweise ein hochspannungsfester elektrischer Isolator, z. B. Glas oder Keramik. Die dielektrische Barriere stellt eine Begrenzung des Reaktorraumes dar, der in Längsrichtung von einer Einströmseite (61) zu einer Ausströmseite (62) von dem zu behandelnden Gas durchströmt wird. Auf der dem Reaktorraum, also dem Gas abgewandten Seite des Dielektrikums (20) befindet sich eine flächige erste Elektrode (10), die ein undurchbrochenes oder ein durchbrochenes Flächengebilde sein kann. Sie kann z. B. durch eine leitfähige Beschichtung, eine aufmontierte Folie oder ein feinmaschiges Gewebe gebildet werden. Alternativ kann die mechanisch tragende Struktur von dieser dann vorzugsweise massiv metallischen (z. B. Blechrohr) Elektrode (10) gebildet werden und das Dielektrikum (20) durch Beschichtung der Elektrode hergestellt werden.

Die Gegenelektrode (32), die mit dem anderen Pol der nicht dargestellten Spannungs­ quelle verbunden wird, befindet sich auf der dem Reaktorraum und damit dem Gas zu­ gewandten Seite des Dielektrikums (20) und zwar sehr nahe bei diesem. Sie ist als durchbrochenes Flächengebilde ausgebildet, wobei Teile dieses Gebildes Dielektrikum anbringen können. Diese Bezeichnung soll ausdrücken, daß sie freien Raum zwischen elektrodischen Strukturen besitzen muß. So kann es sich um ein Gitter, um parallele oder (nicht notwendigerweise senkrecht) gekreuzte Stäbe, um ein Netz, Gewebe, Ge­ lege, Gewirke, Geflecht oder dgl. aus leitendem Material handeln, z. B. aus Draht oder dgl. Vorzugsweise besteht sie aus runden oder abgerundeten Stäben, Drähten oder aus grobmaschigem Drahtnetz. In der Figur soll mit 32 ein Schnitt durch einzelne Draht- oder Stabelemente angedeutet werden. Der Durchmesser eines solchen Ele­ mentes liegt bevorzugt im Bereich von etwa 0.5-3 mm, besonders bevorzugt im Be­ reich von etwa 0.8 bis 2 mm. Das Netz oder die ggf. andere Struktur kann z. B. eine lichte Maschenweite von 1 bis 4 mm aufweisen. Selbstverständlich sind auch Werte darunter oder darüber möglich. Das Flächengebilde kann auch ein Streckgitter sein, also ein halbversetzt geschlitztes Blech, wobei sich das Blech im Bereich der Schlitze durch Strecken aufstellt. Die erste Elektrode (10) kann wie die zweite Elektrode ein Drahtnetz sein. In diesem Fall ist das erste Drahtnetz vorzugsweise so engmaschig zu gestalten, daß der Verlauf des elektrischen Feldes auf der dem Gas zugewandten Seite des Dielektrikums (20) nicht von den Maschen des ersten Drahtnetzes (10) gestört wird.

Bei Anlegen einer Wechselspannung an das beschriebene System kommt es im Spaltbereich zwischen den Strukturen der zweiten Elektrode (32) und dem Dielektrikum (20) zur Ausbildung einer Gasentladung (63). Die Gasentladung wird also vornehmlich nahe der Oberfläche des Dielektrikums erzeugt. Das vorbeiströmende Gas (61) wird hinter den Drähten (32) oder dergleichen verwirbelt und tritt kurzzeitig in den Anregungsbereich (63) ein. Unmittelbar danach wirbelt das Gas in den neben liegenden Nachreaktionsbereich (68), wo die plasmainduzierte Reaktion Zeit zum weitgehenden Ablaufen erhält. Bei Experimenten wurde beobachtet, daß der im wesentlichen keilförmige Spalt unter stabförmigen Elektroden, die ja im (meist kohlenwasserstoff- und partikelhaltigen) Abgasstrom liegen, bei eingeschalteter Entladung in kurzer Zeit von Ablagerungen "freigebrannt" wird, so daß keine Degradation des Elektrodensystems durch Verschmutzungen auftritt.

Die zweite Begrenzung des Entladungsraumes kann durch eine Wand (39) gebildet werden, die mit dem gleichen Pol der Spannungsquelle verbunden werden kann wie die innenliegende, also zweite Elektrode (32). Diese Schaltungsanordnung ist jedoch fakultativ, da die Wand keine Elektrodenfunktion ausüben muß. Zwischen Wand und Elektrode (32) wird sich folglich keine Entladung ausbilden, und es wird kein wesentlicher Stromfluß über die Wand (39) erfolgen. Aufgrund des empfehlens­ werterweise deutlich größeren Abstandes der Wand (39) zum Dielektrikum (20) und der ersten Elektrode (10), verglichen mit dem Abstand der Strukturen der zweiten Elektrode (32) hierzu, wird sich auch zwischen Dielektrikum (20) und Wand (39) keine Gasentladung bilden, und der Nachreaktionsbereich (68) bleibt tatsächlich unbeeinflußt. Durch geeignetes Bemessen des Totraums (69) zwischen der Elektrode (32) und der Wand (39) kann gleichzeitig erreicht werden, daß praktisch kein Gas unbehandelt durch den Reaktor strömt. Wenn beispielsweise die Drähte der zweiten Elektrode (32) einen Durchmesser von etwa 1 bis 2 mm aufweisen, steigt die Effizienz der Behandlung bei einer Verringerung des Abstands zwischen dem Dielektrikum (20) und der Wand (39) bzw. deren Katalysatorauflage (79) von etwa 6 mm auf etwa 2,5 bis 3,5 mm deutlich an. Sehr gute Werte erhält man für einen Abstand zwischen Dielektrikum und Wand (oder Katalysatorauflage) von etwa 3 bis 3,5 mm bei einer Dicke der Elektrodendrähte (32) von etwa 2 mm.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ergibt sich, wenn die Wand (39) mit einem Katalysator (79) beschichtet oder durch den Katalysator selbst gebildet wird. Der Totraum (69) kann nunmehr als Folgereaktionszone dienen, wo vornehmlich katalytisch ausgelöste Reaktionen ablaufen. Selbstverständlich ist es auch möglich, daß der katalytisch (79) oder elektrisch (10 bzw. 32) aktive Bereich der jeweiligen "Wände" in Strömungsrichtung 61, 62 unterschiedlich lang sind, oder daß die beidseitigen "Wände" auf jeweils einem Teil ihrer Länge katalytisch und elektrisch aktive Bereiche tragen.

Fig. 2 zeigt eine alternative Ausführungsform des beschriebenen Reaktors, bei der sich zur Erhöhung des möglichen Gasdurchsatzes hinter dem Dielektrikum 20 ein weiterer Gasentladungsraum befindet, so daß zwei Gasentladungsräume 60, 66 vorhanden sind. Der Aufbau des zweiten Gasentladungsraums ist analog dem oben beschriebenen (ersten) Gasentladungsraum und umfaßt eine durchbrochene Elektrode, z. B. Drahtelektrode 12, und eine fakultativ auf gleichem Potential liegende Wand 19. Die jeweils mit einem Pol der (nicht gezeigten) Spannungsquelle verbundenen Elektroden 12, 32 können als einander gegenüber oder, wie dargestellt, zueinander versetzt liegende Stäbe, als gekreuzte Stäbe oder jeweils als Drahtnetz ausgeführt werden. Auch alle anderen oben erwähnten Eletrodenstrukturen sind selbstverständlich möglich. Die Richtung der Gasströme (61) durch beide Räume wird üblicherweise parallel sein, kann aber auch gegenläufig sein (nicht dargestellt).

Eine weitere Vergrößerung des Reaktionsraumes ist möglich, wenn die Rückseite der Wand (39) des ersten Reaktionsraumes (60) mit der Wand (19) des zweiten Reaktionsraumes (66) quasi zusammenfällt, und sich dahinter weitere Reaktionsräume anschließen. Es ist dabei nicht notwendig, daß diese Wand gasdicht ist und so kann diese auch völlig entfallen. Fig. 3 zeigt die sich ergebende Elektrodenstruktur, die vorzugsweise im wesentlichen nur noch aus dicht aufeinanderliegenden Schichten aus Drähten 12, 32 (oder jeder anderen oben für die zweite Elektrode beschriebenen Elektrodenstruktur) und Dielektrika 20 besteht.

Die Anzahl der Schichten ist nicht beschränkt. Abwechselnde Drahtschichten oder ähnliches (12 bzw. 32) werden jeweils mit unterschiedlichen Polen der Spannungsquelle verbunden. Zweckmäßig ist dabei, wie dargestellt die Elektroden durch offenes Gewebe oder Geflecht, bevorzugt aus Draht, zu bilden, damit ausreichend offener Raum (69) für die Gasströmung (61) verbleibt. Eine eventuelle katalytische Beschichtung kann, wie in der oberen Bildhälfte der Fig. 3 dargestellt, teil- oder ganzflächig auf den Drähten aufgebracht werden (71), wobei eine mögliche Zerstörung durch Einwirkung der Gasentladung an der Kontaktfläche mit dem Dielektrikum in Kauf genommen wird. Alternativ kann im Drahtnetz eine katalytische Zwischenlage (73) eingebracht werden, die in Fig. 3 in der unteren Bildhälfte gezeigt ist und, ebenso wie die Beschichtung 79 wie in Fig. 1 gezeigt, durch die abschirmende Wirkung der Elektroden aus Drähten oder dergleichen (32) vor der Entladung geschützt ist.

Die sich ergebende flächige Anordnung aller dargestellten und beschriebenen Ausgestaltungen kann eben ausgebildet oder zu einem Koaxialsystem aufgerollt werden.

Bezugszeichenliste

10

erste oder Hochspannungselektrode

12

Schematische Darstellung einer zweiten Elektrode, als Schnitt durch einen leitenden Stab oder Draht gezeichnet

19

Reaktorwand, ggf. auf gleichem elektrischen Potential wie Elektrode

12

20

,

20

' Dielektrikum

32

durchbrochene Flächenelektrode, z. B. Draht- oder Netzelektrode

39

Reaktorwand, ggf. auf gleichem elektrischem Potential wie Elektrode

32

60

Gasentladungsraum

61

Einströmseite

62

Ausströmseite

63

Oberflächenentladung

66

weiterer Gasentladungsraum

68

Verwirbelungszone (Nachreaktionsbereich)

69

Totraum (ohne Gasentladung)

71

Katalysatormaterial

73

katalytisches Material

79

Katalysatormaterial

Claims (14)

1. Vorrichtung zum Nachbehandeln von Abgas, umfassend

• - mindestens einen ersten Reaktorraum, der in Längsrichtung von einer Einströmseite (61) zu einer Ausströmseite (62) von zu behandelndem Gas durchströmbar ist,
• - eine erste Elektrode (10, 12),
• - ein flächiges Dielektrikum (20), das den ersten Reaktorraum von der ersten Elektrode (10, 12) abschirmt und nahe oder auf dieser angebracht ist (oder vice versa),
• - eine zweite Elektrode (32), die nahe dem Dielektrikum im ersten Reaktorraum angeordnet und als durchbrochenes Flächengebilde ausgebildet ist, wobei die zweite Elektrode (32) gegen die erste Elektrode (10, 12) schaltbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode 10 ein massives Flächengebilde ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin der Reaktorraum weiterhin von einer dem Dielektrikum gegenüberliegenden Wand (39) begrenzt wird, die mit der zweiten Elektrode zusammenschaltbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, worin auf der Wand (39) und/oder auf der zweiten Elektrode (32) Katalysatormaterial (71, 79) aufgebracht ist, und/oder worin die Wand (39) aus Katalysatormaterial besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, umfassend

• - einen ersten und einen zweiten Reaktorraum (60, 66), die in Längsrichtung von einer Einströmseite (61) zu einer Ausströmseite (62) von zu behandelndem Gas durchströmbar sind,
• - eine erste, als durchbrochenes Flächengebilde ausgebildete Elektrode (12), die im zweiten Reaktorraum (66) angeordnet ist,
• - eine zweite, durchbrochene Elektrode (32), die im ersten Reaktorraum (60) angeordnet ist,
• - ein flächiges Dielektrikum (20), das die beiden Elektrodenräume voneinander trennt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, worin die beiden Reaktorräume (66, 60) jeweils dem Dielektrikum gegenüberliegende Wände (19, 39) aufweisen und von diesen begrenzt werden, wobei sich auf einer oder beiden dieser Wände und/oder auf einer oder beiden der Elektroden (12, 32) Katalysatormaterial (71, 79) befindet, oder worin eine oder beide dieser Wände aus Katalysatormaterial besteht/bestehen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, worin die Wände (19, 39) mit Katalysatormaterial (79) beschichtet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, umfassend mindestens zwei Reaktorräume, die in Längsrichtung von einer Einströmseite (61) zu einer Ausströmseite (62) von zu behandelndem Gas durchströmbar und jeweils durch Dielektrika (20, 20', 20'' . . .) voneinander getrennt sind, wobei jeder Reaktorraum in Folge abwechselnd eine erste (12) oder eine zweite (32) als durchbrochenes Flächengebilde ausgebildete Elektrode aufweist und der Abstand zwischen zwei Dielektrika (20, 20') so gewählt ist, daß sich Strukturteile der ersten bzw. der zweiten Elektrode jeweils sowohl nahe dem ersten (20) als auch nahe dem zweiten (20') Dielektrikum befinden.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, worin auf den Elektrodenoberflächen (12, 32) oder in Freiräumen der Elektroden Katalysatormaterial (71, 73) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, worin die Elektroden aus Stäben oder Drähten und/oder gitter- oder netzförmig oder als Gewebe oder Geflecht ausgebildet sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, worin das Katalysatormaterial (71, 73) auf der Elektrodenoberfläche aufgebracht ist und/oder als Zwischenlage in die Elektrodenstruktur eingebettet ist.

12. Verfahren zum Nachbehandeln von Abgas, worin das Gas einer elektrischen Barrierenentladung unterworfen wird und dabei in ein- und demselben Reaktionsraum erst einen Anregungsbereich (63) und kurz danach einen Nachreaktionsbereich (68) durchläuft.

13. Verfahren nach Anspruch 12, worin das Gas im Nachreaktionsbereich durch Katalysatormaterial katalysierte Folgereaktionen eingeht.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, worin das Gas nach dem Nachreaktionsbereich (68) einen Folgereaktionsbereich (69) durchläuft, in welchem es durch Katalysatormaterial bewirkten, klassisch chemischen Reaktionen unterworfen wird, wobei der Folgereaktionsbereich (69) in Hauptströmungsrichtung des Gases (61, 62) gesehen neben dem Nachreaktionsbereich (68) angeordnet ist.