Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ plasma phi nhiệt xử lý khí thải trên động cơ ôtô

Kết quả thí nghiệm được đo kiểm tại Trung tâm đăng kiểm xe cơ giới 50-06V, sử dụng thiết bị đo MAHA theo qui định của Bộ giao thông vận tải cho thấy nồng độ các khí CO, CO₂, NOx đều giảm mạnh, đem lại nhiều hiệu quả về kinh tế - xã hội, cải thiện được vấn đề môi trường.

Đại diện nhóm tác giả, bạn Hồ Anh Toàn cho biết, việc xử lý khí thải, giảm nồng độ các chất độc hại có trong khí thải NOx, HC, CO do động cơ đốt trong thải ra môi trường là vấn đề cấp bách hiện nay. Trong khi đó, các công nghệ xử lý hiện tại như xử dụng bộ xử lý NOx tích lũy, bộ xử lý khí thải kiểu oxy hóa dùng cho động cơ diesel, bộ lọc PM còn tồn tại nhiều mặt hạn chế như hiệu quả xử lý thấp, công suất tiêu thụ năng lượng lớn, phức tạp trong lắp đặt và vận hành. Để giải quyết vấn đề trên, nhóm nghiên cứu đã thiết kế, chế tạo mô hình xử lý khí thải ứng dụng công nghệ plasma lạnh.

(Vùng plasma được tạo ra trong ống thạch anh, ảnh: Anh Toàn).

Plasma là trạng thái thứ 4 vật chất sau rắn, lỏng và khí, trong điều kiện nhiệt độ cao hoặc điện từ trường lớn các nguyên tử bị ion hóa thành các hạt electron, ion tự do. Các hạt điện tích tự do này sẽ tiếp tục phản ứng với các thành phần nguyên tử, phân tử khác. Cấu tạo chính của hệ thống xử lý gồm hai điện cực, một điện cực được nối với điện áp cao từ mạch plasma bao xung quanh một ống thạch anh, một điện cực thứ hai – một thanh inox được đặt giữa ống thạch anh và được nối đất (xem hình). Dòng khí thải của động cơ đốt trong từ ống xả ôtô được nối với ống dẫn khí đi vào van điều tiết lưu lượng. Sau đó, được đưa vào vùng plasma, các thành phần NOx, HC, CO, CO₂ có trong khí thải sẽ bị các hạt điện tích trong vùng plasma va đập và biến đổi. Sau khi qua vùng plasma, dòng khí sẽ đưa ra ngoài và được đo đạc thành phần các chất khí. Nhóm đã thực hiện lắp ghép và thí nghiệm kết quả xử lý của sản phẩm, tiến hành đo đạc và xử lý số liệu tại trung tâm đăng kiểm 50-06V. Kết quả đạt được sau xử lý, nồng độ CO giảm 97%, CO₂ giảm 95%, HC giảm 83%, NOx giảm 22%.

Đánh giá về ưu điểm của thiết bị, nhóm cho biết thiết bị được thiết kế khá nhỏ gọn, nếu áp dụng thực tiễn sản phẩm của đề tài này ở môi trường thực tế thì thiết bị rất thân thiện với môi trường, dễ lắp ghép, xử lý, dễ thay thế khi hỏng hóc, quá trình vận hành đơn giản. Trong tương lai, nhóm sẽ tối ưu hóa sản phẩm, thiết kế version 2 của sản phẩm nhằm thích ứng và tiện lợi được tới tất cả các đối tượng mà nhóm nhắm đến.

Đề tài đã đạt giải ba giải thưởngsSinh viên nghiên cứu khoa học Euréka - lần thứ 18 năm 2016 do Thành Đoàn TP.HCM tổ chức.