Non-thermal plasma for exhaust gases treatment

Abstract

This article describes a study on a non-thermal plasma device to treat exhaust gases in an internal combustion engine. Several tests using a plasma device to treat exhaust gases are conducted on a Honda GX200-196 cm³ engine at different rotational speeds. A plasma reactor could be efficient in degrading nitrogen oxides and particulate matter. Monoxide and carbon dioxide treatment is minimal. However, achieving 1%–3% degradation may be interesting to reduce the emission of greenhouse gases.

Key words： plasma treatment; NO_x; CO; CO₂; particulate matter; vehicle

Acknowledgements

This work was financially supported by Gobierno del Estado de México 2009 CO2-131982, SENER CONACyT127499 (COMECYT), and ININ EA-002 2013. Thanks to CONACyT for the scholarship 71674. Thanks to Fidel Ramos, Miguel Hidalgo, Miguel Durán, and Gustavo Soria for their technical support.

References

1 Climent M D, Aznar P, Climent V,  Conocer la química del medio ambiente. La atmósfera. Valencia: Publicaciones de la Universidad Politécnica de Valencia, 1992, 30–133 (in Spanish) 

2 Secretaria del medio ambiente. Inventario de Contaminantes Tóxicos de la Zona Metropolitana del Valle de México. 2006, 67–92

3 Kogelschatz U. Dielectric-barrier discharges: Their history, discharge physics, and industrial applications. Plasma Chemistry and Plasma Processing, 2003, 23(1): 1–46

4 Kašpar J, Fonasiero P, Hickey N. Automotive c<?Pub Caret?>atalytic converters: Current status and some perspectives. Catalysis Today, 2003, 77(4): 419–449

5 Van Mierlo J, Maggetto G, Lataire P. Which energy source for road transport in the future? A comparison of battery, hybrid and fuel cell vehicles. Energy Conversion and Management, 2006, 47(17): 2748–2760

6 Twigg M V. Progress and future challenges in controlling automotive exhaust gas emissions. Applied Catalysis B: Environmental, 2007, 70(1−4): 2–15

7 Theodore L, Buonicore A J. Air Pollution Control Equipment: Selection, Design, Operation and Maintenance. Berlin: Springer, 1994

8 Bahamonde A. Eliminación de NO_x en Gases de Combustión, Reducción Catalítica Selective. Reporte Técnico, Instituto de Catálisis y Petroquímica, 2004, Madrid, 13–21 (in Spanish )

9 Pacheco M, Alva E, Valdivia R,  Removal of main exhaust gases of vehicles by a double dielectric barrier discharge. Journal of Physics: Conference Series, 2012, 370: 012023

10 Fridman A. Plasma Chemistry. Cambridge: Cambridge University Press, 2008, 23–63

11 Valdivia-Barrientos R, Pacheco-Sotelo J, Pacheco-Pacheco M,  Analysis and electrical modeling of a cylindrical DBD configuration at different operating frequencies. Plasma Sources Science & Technology, 2006, 15(2): 237–245

12 Estrada N. Estudio de un reactor de doble barrera dieléctrica y su aplicación en el tratamiento de efluentes gaseosos. Dissertation for the Doctoral Degree. Toluca: Instituto Tecnológico de Toluca, 2010 (in Spanish)

13 Pacheco-Pacheco M, Pacheco-Sotelo J, Moreno-Saavedra H,  DBD-corona discharge for degradation of toxic gases. Plasma Sources Science & Technology, 2007, 9(6): 82–85

14 Jiang N, Lu N, Shang K,  Effects of electrode geometry on the performance of dielectric barrier/packed-bed discharge plasmas in benzene degradation. Journal of Hazardous Materials, 2013, 262: 387–393

PMID

15 Plaksin V Y, Penkov O V, Lee H J. Application of the DBD in the cleaning of diesel engine exhausts. Journal of the Korean Physical Society, 2008, 53(5): 2607–2611

16 Pesansky J D, Majiros N A, Sorense M C,  The effect of three-way catalyst selection on component pressure drop and system performance. SAE International, 2009, 2009(1): 1072

17 Okubo M, Arita N, Kuroki T,  Total diesel emission control technology using ozone injection and plasma desorption. Plasma Chemistry and Plasma Processing, 2008, 28(2): 173–187