一種廢氣處理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種廢氣處理系統(tǒng)，其包括：納米發(fā)電機，用于在廢氣的流動力作用下產(chǎn)生交流電流；整流濾波電路，用于對納米發(fā)電機產(chǎn)生的交流電流進行整流和濾波處理，進而產(chǎn)生氣體處理裝置的驅(qū)動電壓；氣體處理裝置，其在所述整流濾波電路產(chǎn)生的電壓驅(qū)動下對廢氣進行處理。本實用新型提出的上述廢氣處理系統(tǒng)既可以用在汽車上，以對汽車產(chǎn)生的尾氣進行處理，也可以用在其他排放強動力廢氣的應(yīng)用中。本實用新型利用納米發(fā)電機實現(xiàn)自驅(qū)動的廢氣處理系統(tǒng)，無需外加能量單元供能，環(huán)保節(jié)能。
【專利說明】一種廢氣處理系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及氣體污染處理【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種廢氣處理系統(tǒng)，用于降解 廢氣的有害成分，能夠?qū)U氣排出過程的動能轉(zhuǎn)化為電能，對處理系統(tǒng)供電。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前國內(nèi)汽車銷量與日俱增，發(fā)動機排出的尾氣成為大氣污染的重要影響因素。 為了解決這一問題，現(xiàn)有技術(shù)一般采用了尾氣凈化消聲裝置，它包括相互連通的排氣管和 消聲筒，在排氣管內(nèi)設(shè)有裝填著催化劑的催化轉(zhuǎn)化器，因此當(dāng)汽車發(fā)動機排放的尾氣經(jīng)過 排氣管內(nèi)的催化轉(zhuǎn)化器時，會將沒有燃燒完的氣體進行再燃燒，然后通過消聲裝置排放到 大氣中。現(xiàn)有的大部分技術(shù)需要外加能量源給凈化消聲裝置供電。 實用新型內(nèi)容
[0003] 為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本實用新型使用摩擦發(fā)電機將廢氣排出過程 的動能轉(zhuǎn)化為電能，再通過電化學(xué)和物理吸附的方法降解或處理有害廢氣。本實用新型節(jié) 能，簡單，成本低，應(yīng)用范圍廣。
[0004] 本實用新型公開了一種廢氣處理系統(tǒng)，包括：
[0005] 納米發(fā)電機，用于在廢氣的流動力作用下產(chǎn)生交流電流；
[0006] 整流濾波電路，用于對納米發(fā)電機產(chǎn)生的交流電流進行整流和濾波處理，進而產(chǎn) 生氣體處理裝置的驅(qū)動電壓；
[0007] 氣體處理裝置，其在所述整流濾波電路產(chǎn)生的電壓驅(qū)動下對廢氣進行處理。
[0008] 本實用新型提出自驅(qū)動廢氣處理系統(tǒng)，在流動著的廢氣激勵下產(chǎn)生電輸出，之后 依次連接到整流濾波電路，最后將輸出整齊穩(wěn)定的電壓接入氣體處理裝置，通過電化學(xué)反 應(yīng)和物理吸附能夠大大降低尾氣中的有害成分。本實用新型利用納米發(fā)電機實現(xiàn)自驅(qū)動的 廢氣處理系統(tǒng)，無需外加能量單元供能，環(huán)保節(jié)能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 圖1是本實用新型中廢氣處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010] 圖2是本實用新型第一實施例中接觸分離式摩擦納米發(fā)電機的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011] 圖3是本實用新型第二實施例中壓電式納米發(fā)電機的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0012] 為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并 參照附圖，對本實用新型作進一步的詳細說明。
[0013] 圖1示出了本實用新型提出的一種廢氣處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，所述 廢氣處理系統(tǒng)包括：納米發(fā)電機1、整流濾波電路3、氣體處理裝置4和排氣管5。其中，所述 納米發(fā)電機1、整流濾波電路3和氣體處理裝置4從入口依次排列在排氣管5中，所述納米 發(fā)電機1位于排氣管5的入口處，為四周與排氣管5內(nèi)壁緊密接觸的片狀結(jié)構(gòu)，且所述片狀 結(jié)構(gòu)上均勻設(shè)置有排氣孔2,供氣體流動；所述納米發(fā)電機1在進入排氣管5的氣體流動產(chǎn) 生的動力作用下產(chǎn)生交流電；整流濾波電路3包括整流電路和濾波電路，其中所述整流電 路用于將所述納米發(fā)電機1產(chǎn)生的交流電進行整流處理，輸出穩(wěn)定的直流電流，所述過濾 電路用于濾除整流電路輸出的電流信號中波動較大的噪音信號后輸出，并能夠驅(qū)動氣體處 理裝置4工作的穩(wěn)定電壓。其中整流電路可以采用二極管整流電路；濾波電路可以采用巴 特沃斯響應(yīng)的模擬濾波器。所述氣體處理裝置4在所述整流濾波電路產(chǎn)生的穩(wěn)定電壓驅(qū)動 下對廢氣進行處理，其設(shè)置在排氣管5的出口處，其可采用任何能夠降解廢氣的處理裝置， 如裝填著催化劑的催化轉(zhuǎn)化器等。
[0014] 所述納米發(fā)電機1可以采用摩擦納米發(fā)電機、壓電式納米發(fā)電機等。
[0015] 圖2示出了本實用新型第一實施例中提出的接觸分離式的摩擦納米發(fā)電機的結(jié) 構(gòu)示意圖。如圖2所示，摩擦納米發(fā)電機1包括：第一電極6、第一摩擦件7、第二摩擦件9、 第二電極10。其中，第一電極6設(shè)置在第一摩擦件7的外表面，第二電極10設(shè)置在第二摩 擦件9的外表面。所述第一摩擦件7和第二摩擦件9由得失電子能力不同的兩種高分子絕 緣材料制成，在外力作用下，所述第一摩擦件7和第二摩擦件9發(fā)生機械變形后相互接觸， 由于它們的得失電子能力不同，因此兩種材料在相互接觸的瞬間，在接觸面上正電荷從一 種材料表面轉(zhuǎn)移至另一種材料表面，當(dāng)兩個摩擦件互相分離時，通過第一電極6和第二電 極10輸出交流電流。
[0016] 優(yōu)選地，可以對所述第一摩擦件7和/或第二摩擦件9的部分或全部表面進行微 加工，在其表面形成納米微結(jié)構(gòu)8,以增加第一摩擦件7和第二摩擦件9的接觸面積，從而增 大轉(zhuǎn)移電荷量。
[0017] 其中，所述第一電極6和第二電極10為金屬電極，優(yōu)選為銅等金屬電極；所述第一 摩擦件7和第二摩擦件9為耐高溫（尾氣的溫度很高，可達四五百攝氏度）且得失電子能 力不同的兩種絕緣材料，第一摩擦件優(yōu)選為聚四氟乙烯，第二摩擦件9優(yōu)選為聚苯基喹噁 啉；所述納米微結(jié)構(gòu)8可以為納米顆粒、納米線或納米棒等，其可以是直接對第一摩擦件7 和/或第二摩擦件9的材料進行加工而形成，也可以是單獨的材料制成，其材料優(yōu)選為聚四 氟乙烯。摩擦件除了可以由上述兩種材料制成外，還可以為其他的耐高溫材料聚二烯丙基 鄰苯二甲酸酯、聚酰亞胺等材料。
[0018] 本實施例中使用耐高溫且得失電子能力不同的兩種材料組成接觸分離式的摩擦 發(fā)電機，將輸出電壓作為能量源，給后面連接的氣體處理裝置供電。
[0019] 可選地，在另一實施例中，所述摩擦納米發(fā)電機中的第二摩擦件可以由導(dǎo)電材料 制成，如金屬材料、ΙΤ0導(dǎo)電薄膜、旋涂導(dǎo)電高分子薄膜以及導(dǎo)電碳納米管薄膜等，且這種結(jié) 構(gòu)下不需要單獨設(shè)置第二電極，第二摩擦件本身具有電極的功能，即導(dǎo)出轉(zhuǎn)移電荷的功能。
[0020] 圖3示出了本實用新型第二實施例中提出的壓電式納米發(fā)電機的結(jié)構(gòu)示意圖。如 圖3所示，所述壓電式納米發(fā)電機包括：第一基底11、第二基底12、第一電極13、第二電極 14和納米結(jié)構(gòu)15。其中，所述第一基底11和第二基底12用于固定第一電極13、第二電極 14以及納米結(jié)構(gòu)15。所述納米結(jié)構(gòu)15與第一電極13和第二電極14接觸設(shè)置，第一電極 13和第二電極14分別固定在第一基板11和第二基板12上。
[0021] 所述第一電極13和第二電極14為金屬薄膜、ΙΤ0導(dǎo)電薄膜等功函數(shù)比較高的導(dǎo) 電材料，優(yōu)選為金薄膜。所述納米結(jié)構(gòu)15可以為納米線陣列結(jié)構(gòu)、納米棒陣列結(jié)構(gòu)或納米 顆粒陣列結(jié)構(gòu)等，其由具有壓電性能的材料制成，如氧化鋅、氮化鎵、硫化鎘、砷化鎵等。
[0022] 所述納米結(jié)構(gòu)15與所述第一電極13和/或第二電極14能夠發(fā)生肖特基接觸。因 此在外界壓力下，所述納米結(jié)構(gòu)15發(fā)生形變后，其兩端產(chǎn)生壓電勢即電勢差，所述電勢差 使得第一電極13和第二電極14以及與其相連的外接電路中的電子在壓電勢的驅(qū)動下形成 電流。
[0023] 可選地，所述壓電式納米發(fā)電機還包括絕緣層16,其填充在第一電極13、第二電 極14以及所述納米結(jié)構(gòu)15之間，以防止第一電極13和第二電極14之間發(fā)生短路。所述 絕緣層16由柔性絕緣材料制成，優(yōu)選為PMMA或光刻膠等柔性絕緣材料。
[0024] 所述氣體處理裝置4通過電化學(xué)反應(yīng)和物理吸附能夠大大降低尾氣中的有害成 分。主要處理技術(shù)包括一氧化碳處理部分、二氧化硫處理部分和靜電吸附部分，在一氧化碳 處理單元發(fā)生以下反應(yīng)：
[0025] 陽極：C0+H20C02+2H++2e-
[0026] 陰極：

【權(quán)利要求】
1. 一種廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于，包括：納米發(fā)電機，用于在廢氣的流動力作用下產(chǎn) 生交流電流； 整流濾波電路，用于對納米發(fā)電機產(chǎn)生的交流電流進行整流和濾波處理，進而產(chǎn)生氣 體處理裝置的驅(qū)動電壓； 氣體處理裝置，其在所述整流濾波電路產(chǎn)生的電壓驅(qū)動下對廢氣進行處理。
2. 如權(quán)利要求1所述的廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述納米發(fā)電機為接觸分離式摩 擦納米發(fā)電機，其包括： 第一摩擦件，其背面設(shè)置有第一電極； 第二摩擦件，其背面設(shè)置有第二電極； 其中，在廢氣的流動力作用下，第一摩擦件和第二摩擦件正面接觸，當(dāng)兩個摩擦件互相 分離時，通過第一電極和第二電極輸出交流電流。
3. 如權(quán)利要求1所述的廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述納米發(fā)電機為接觸分離式摩 擦納米發(fā)電機，其包括： 第一摩擦件，其背面設(shè)置有第一電極； 第二摩擦件，其與第一摩擦件相對設(shè)置； 其中，在廢氣的流動力作用下，第一摩擦件和第二導(dǎo)電摩擦件正面接觸，當(dāng)兩個摩擦件 互相分離時，通過第一電極和第二摩擦件輸出交流電流。
4. 如權(quán)利要求2所述的廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述第一摩擦件和第二摩擦件為 兩種得失電子能力不同的高分子絕緣材料制成。
5. 如權(quán)利要求3所述的廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述第一摩擦件由高分子絕緣材 料制成，所述第二摩擦件由導(dǎo)電材料制成。
6. 如權(quán)利要求2-5任一項所述的廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述第一摩擦件和/或第 二摩擦件的部分或全部表面形成有納米微結(jié)構(gòu)。
7. 如權(quán)利要求2或4所述廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述第一摩擦件或第二摩擦件由 聚苯基喹噁啉、聚四氟乙烯、聚二烯丙基鄰苯二甲酸酯或聚酰亞胺制成。
8. 如權(quán)利要求3或5所述的廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述第一摩擦件由聚四氟乙烯 制成；所述第二摩擦件由金屬材料制成。
9. 如權(quán)利要求1所述的廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述納米發(fā)電機為壓電式發(fā)電機， 其包括： 第一電極； 第二電極； 納米結(jié)構(gòu)，其與第一電極和第二電極接觸設(shè)置。
10. 如權(quán)利要求9所述的廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述納米結(jié)構(gòu)與所述第一電極和 /或第二電極形成肖特基接觸。
11. 如權(quán)利要求9或10所述的廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述壓電式發(fā)電機還包括第 一基板和第二基板，分別用于固定第一電極和第二電極。
12. 如權(quán)利要求9或10所述的廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述納米結(jié)構(gòu)由納米線陣 列、納米棒陣列、納米顆粒陣列結(jié)構(gòu)中的一種或幾種組合而成。
13. 如權(quán)利要求9或10所述的廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述納米結(jié)構(gòu)由具有壓電性 能的材料制成。
14. 如權(quán)利要求9或10所述的廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電極和第二電極由 金屬薄膜、ITO導(dǎo)電薄膜中的一種或幾種組合而成。
15. 如權(quán)利要求9或10所述的廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述壓電式納米發(fā)電機還包 括柔性絕緣層，其填充在第一電極、第二電極和納米結(jié)構(gòu)之間。
16. 如權(quán)利要求15所述的廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述柔性絕緣層由PMMA或光刻 膠制成。
【文檔編號】F01N3/08GK203835507SQ201420064774
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年2月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月13日
【發(fā)明者】薛飛, 潘曹峰, 王中林 申請人:國家納米科學(xué)中心