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摩擦电汽车尾气过滤器

        近年来,由于工业化、城镇化和日益增长的化石能源的消耗,悬浮颗粒导致的空气污染日益加剧,严重威胁到人类的健康和生活。空气中的悬浮颗粒物(PM)依据粒径的大小可分为粗、细和超细颗粒(UFPs),直径分别在2.5-10um(PM10)、< 2.5um(PM2.5)和< 0.1um(PM0.1)范围内。研究表明长时间暴露于污染空气(PM2.5)中会导致呼吸道、心血管等疾病的发生。机动车尾气排放是PM主要来源之一,据统计,由汽车尾气所释放的PM比重约占城市PM总量的1/3。因此,如何从污染源头防治PM排放,有效去除释放到空气中的PM成为科学家的研究热点之一。

        摩擦电纳米除尘技术是一种全新的颗粒物净化技术, 不同与目前市场上现有的空气净化技术,主要包括静电过滤器和纤维过滤器两种。摩擦电汽车尾气过滤技术基于摩擦纳米发电原理,利用汽车行驶过程中的动能带动摩擦纳米发电机产生数百伏、甚至上千伏的高压。将此高压附加到纳米纤维膜上,当空气中颗粒物经过此电场时,发生摩擦带电吸附,实现对PM0.01-PM10颗粒物的全粒径吸附,其过滤效率可达80%以上,最高达99%,耐压强度≥300kPa,排气背压≤20kPa,排放标准优于国六(VI),功率损失比≤6%。更为重要的是,摩擦电除尘技术不需要任何耗材,并可反复清洗、多次使用,因而大大降低了生产成本,真正实现了高效率、无耗材、零臭氧、全颗粒尺寸范围过滤的颗粒物净化技术。

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图一(左)摩擦电汽车尾气过滤器去除PM的原理示意图;(右)不同过滤器对PM的去除效果对比图,基于摩擦纳米发电机的过滤膜过滤效率高达83.6%。
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图二 (左)摩擦电汽车尾气过滤器现场性能测试;(中)经过120小时连续工作后,摩擦电汽车尾气过滤器对PM2.5和PM10去除效率仍高达97%以上;(右)对PM0.3-PM10颗粒物实现了全粒径吸附,去除效率近100%。

版权所有© 唐群委教授课题组    暨南大学新能源技术研究院

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