CN214009469U

CN214009469U - 一种用于空气消毒净化的等离子体驱动催化剂设备

Info

Publication number: CN214009469U
Application number: CN202022573522.4U
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: Chongqing Duoarc Technology Co ltd
Current assignee: Chongqing Duoarc Technology Co ltd
Priority date: 2020-11-10
Filing date: 2020-11-10
Publication date: 2021-08-20
Anticipated expiration: 2030-11-10

Abstract

本实用新型涉及空气处理设备领域，具体为一种用于空气消毒净化的等离子体驱动催化剂设备，包括具有空气入口和空气出口的壳体、一个电风扇、一个定向空气导流器、一个预过滤器和一个内部装有催化剂的等离子体反应器。该设备具有来自等离子体和催化剂的协同效果，具有较高的空气消毒能力和净化功效、较低的能耗、不会形成有毒副产物等优点。等离子体与催化剂结合可增强新活性物质的产生，增加等离子体放电的氧化能力，并通过活化催化剂，从而进一步有效地去除空气污染物，并消除有毒副产物，可广泛用于改善家庭和工业环境中的室内空气质量。

Description

一种用于空气消毒净化的等离子体驱动催化剂设备

技术领域

本实用新型涉及空气处理设备领域，具体为一种用于空气消毒净化的等离子体驱动催化剂设备，用于改善家庭和工业环境中的室内空气质量。

背景技术

根据研究表明，城市居民一天大约80％时间是在室内环境中度过的，例如家庭、办公室、电影院、饭店、商场和其他半封闭空间。这些半封闭空间的空气质量可能由于各种室内空气污染源而变差，例如吸烟、烹饪烟气、墙纸胶、卷材、燃烧的油加热器、烟雾、PM2.5等。这些污染物会严重危害人类健康，通过通风可保持适当的室内空气质量，但如果室外空气质量差或缺乏室内通风能力，室内空气污染也无法得到缓解。

等离子体是一种具有离子化分子的气体，其中包含许多成分，例如具有不同能量的电子、正负离子以及中性粒子。许多研究表明，血浆对去除NOx、SOx、气味和VOC具有吸引力。在各种类型的等离子体中，非热等离子体是分解VOC和其他空气污染物的有效技术。非热等离子体具有一些独特的特性，例如在环境温度和大气压下的快速响应下可在短停留时间内获得高电子能量，并且易于操作。此外，等离子放电方式类似于静电除尘器，可用于收集灰尘和液滴。但将等离子体用于VOC消除仍存在缺点，即无法完全氧化、排放有害化合物（CO、NOx、其他VOC）、能源效率低以及矿化度低。不完全的氧化导致形成有毒的副产物，例如一氧化碳、臭氧和气溶胶颗粒，甚至会增加气体毒性。这些副产物的形成需要附加的后处理***，这增加了整个空气净化***的成本和复杂性。因此，急需一种空气净化设备，该设备能够以低空气阻力、***化和低功耗来有效地去除空气污染物。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种用于空气消毒净化的等离子体驱动催化剂设备，用于改善家庭和工业环境中的室内空气质量。

本实用新型提供如下技术方案：

一种用于空气消毒净化的等离子体驱动催化剂设备，包括具有空气入口和空气出口的壳体、一个电风扇、一个定向空气导流器、一个预过滤器和一个内部装有催化剂的等离子体反应器，所述壳体包围所述电风扇、所述定向空气导流器、所述预过滤器和所述等离子体反应器。所述电风扇可产生气流，所述定向空气导流器可指定气流的流动方向，所述预过滤器可去除空气微粒，所述等离子体反应器可产生用于消毒和净化空气的等离子体。

作为优选，所述等离子体反应器包括至少两个隔开的等离子体电极，用于通过交流电压在所述电极之间的等离子体区内产生等离子体；至少一层绝缘的电介质阻挡层；至少一层光催化剂层；至少一个空气入口及空气出口，用于让空气通过等离子体。

作为优选，在所述电极上形成所述电介质阻挡层，所述光催化剂层沉积在电介质阻挡层上，所述光催化剂层位于所述等离子体的表面。

作为优选，所述电极由导电材料制成，可以是棒、管、箔、膜、板或网的形式，两个所述电极之间的距离范围为1mm-100mm，所述电极被所述电介质阻挡层隔开，这些阻挡层可连接到所述电极上或***两个所述电极之间；所述电介质阻挡层可采用陶瓷、石英或玻璃等材料。

作为优选，所述光催化剂层含有TiO₂，TiO₂催化剂还可以掺杂其他元素，例如Ti、Zn、Cu、Mn、La、Mo、W、V、Se、Ba、Ce、Sn、Fe、Mg、Au、Pt、Co、Ni、Pd，可增强其光催化性能。

作为优选，所述等离子体反应器还包括交流电源，所述交流电源连接到至少两个所述电极以提供交流电压，所述交流电源提供的频率范围为0.1-40kHz，交流电压的范围为4-30kHz。

等离子体和用于空气处理的催化剂相结合具有许多优点，例如可以获得更高的能源效率、较低的功耗、较高的矿化速率以及不会形成副产物。这种技术可通过将各种有毒成分分解为CO₂和H₂来进行深度净化。改变等离子体特性可增强新的活性物质的产生并增加等离子体放电的氧化能力。等离子体放电也会影响催化剂的性能，例如化学成分的变化、表面积的增加或催化结构的变化。等离子体区中的催化剂被等离子体激活，其激活机制包括臭氧、紫外线、局部加热、功函数的变化、晶格氧的激活、吸附/解吸以及气体的直接相互作用，除了有助于降解等离子体反应器中的气体污染物外，活化的催化剂还可以降解等离子体产生的有毒副产物。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型的等离子体反应器示意图。

附图标记：1-空气入口；2-空气出口；3-壳体；4-电风扇；5-定向空气导流器；6-预过滤器；7-等离子体反应器；8-电极；9-电介质阻挡层；10-光催化剂层；11-交流电源；12-等离子体。

具体实施方式

为了使得本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

本发明的一种用于空气消毒净化的等离子体驱动催化剂设备可以有效地去除空气污染物，改善室内空气质量。该设备包括一个预过滤器6，一个电风扇4和一个内部装有催化剂的等离子体反应器7。等离子体反应器7基于电介质阻挡层9放电（DBD）等离子体12，该等离子体12包括两个平行隔开的电极8以及一个或两个电介质阻挡层9。电极8由导电材料制成，可以是棒、管、箔、膜、板或网的形式。两个电极8之间的距离范围为1mm-100mm。电极8被电介质阻挡层9隔开，这些阻挡层可连接到电极8上或***两个电极8之间。电介质阻挡层9可采用陶瓷、石英或玻璃等材料。

如图1所示，在该实施例中，一种用于空气消毒净化的等离子体驱动催化剂设备具体包括具有空气入口1和空气出口2的壳体3、电风扇4、定向空气导流器5、预过滤器6和等离子体反应器7。壳体3包围电风扇4、定向空气导流器5、预过滤器6和等离子体反应器7。电风扇4可产生气流，定向空气导流器5可指定气流的流动方向，预过滤器6可去除空气微粒，等离子体反应器7可产生用于消毒和净化空气的等离子体。

如图2所示，等离子体反应器7包括一对隔开等离子体的电极8、两个绝缘的电介质阻挡层9、光催化剂层10、交流电源11，交流电源11设置在空气入口1处，用于气体的进入和排出。隔开等离子体的电极8相互平行放置，保持一定距离。当流电源11提供高电压交流电流给电极8时，等离子体12位于两个电极8之间的等离子体区域中，光催化剂层10与等离子体12相接触。当来自空气入口1的受污染空气通过等离子体反应器7中的等离子体12时，受污染的空气将被净化和消毒，净化后的空气从空气出口2释放出来。

由于光催化剂层10直接涂覆在绝缘的电介质阻挡层9上，因此可以在等离子反应器7中通过等离子体12有效激活光催化剂层10，而无需额外的紫外线照射以产生自由基，这可以使诸如VOC的空气污染物分解为无害的物质，如水或二氧化碳，从而进一步提高了空气污染物的去除效率。由于光催化剂层10与等离子体12接触，因此在这种反应性等离子体环境下自由基产生的效率进一步提高。另外，从自由基产生的臭氧或其他有害副产物也会被自由基消除。

由于将光催化剂层10直接涂覆在绝缘的电介质阻挡层9上，因此不会从光催化剂层10中产生空气阻力，可充分保证高气流条件并减轻了该设备中的电风扇4运行负担。光催化剂层10的厚度为10μm至500μm，电介质阻挡层9的厚度为1mm至5mm。

本发明适用于家庭和工业空气处理环境中的室内空气质量改善，例如市政厅和建筑物、机场、火车站、吸烟室、商场、卫生保健中心、清洁制造场所等公共空间。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解为在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种用于空气消毒净化的等离子体驱动催化剂设备，其特征在于，包括具有空气入口和空气出口的壳体、一个电风扇、一个定向空气导流器、一个预过滤器和一个内部装有催化剂的等离子体反应器，所述壳体包围所述电风扇、所述定向空气导流器、所述预过滤器和所述等离子体反应器。

2.根据权利要求1所述的一种用于空气消毒净化的等离子体驱动催化剂设备，其特征在于，所述等离子体反应器包括至少两个隔开的等离子体电极，用于通过交流电压在所述电极之间的等离子体区内产生等离子体；至少一层绝缘的电介质阻挡层；至少一层光催化剂层；至少一个空气入口及空气出口，用于让空气通过等离子体。

3.根据权利要求2所述的一种用于空气消毒净化的等离子体驱动催化剂设备，其特征在于，在所述电极上形成所述电介质阻挡层，所述光催化剂层沉积在电介质阻挡层上，所述光催化剂层位于所述等离子体的表面。

4.根据权利要求2所述的一种用于空气消毒净化的等离子体驱动催化剂设备，其特征在于，所述电极由导电材料制成，可以是棒、管、箔、膜、板或网的形式，两个所述电极之间的距离范围为1mm-100mm；所述电介质阻挡层可采用陶瓷、石英或玻璃等材料。

5.根据权利要求2所述的一种用于空气消毒净化的等离子体驱动催化剂设备，其特征在于，所述光催化剂层含有TiO₂，TiO₂催化剂还可以掺杂例如Ti、Zn、Cu、Mn、La、Mo、W、V、Se、Ba、Ce、Sn、Fe、Mg、Au、Pt、Co、Ni、Pd，可增强其光催化性能。

6.根据权利要求1所述的一种用于空气消毒净化的等离子体驱动催化剂设备，其特征在于，所述等离子体反应器还包括交流电源，所述交流电源连接到至少两个所述电极以提供交流电压，所述交流电源提供的频率范围为0.1-40kHz，交流电压的范围为4-30kHz。