Технология переходной плазмы дает новую искру в сокращении выбросов

Автор Бекки Шульц16 января 2023 г.

Для тех, кто родился до 2000-х годов, первое знакомство с плазменными технологиями, возможно, произошло во время некогда анонсированного плазменного телевизора с плоским экраном. Тем не менее, плазма гораздо более распространена, чем вы думаете (например, возьмите искру с плиты), а ее приложения гораздо более разнообразны и долговечны, чем те ранние визуальные «чудеса», которые исчезли чуть более чем через десять лет после запуска. .

Фактически, плазменная технология продемонстрировала значительный долгосрочный потенциал в борьбе за декарбонизацию двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и вскоре может дать новую жизнь усилиям по сокращению их углеродного следа. Компания Transient Plasma Systems (TPS), занимающаяся разработкой технологий в Торрансе, Калифорния, предлагает два коммерчески готовых решения – систему доочистки и систему зажигания – которые используют запатентованную мощность наносекундного импульса, которая, по ее словам, может «открыть ранее недоступные возможности плазмы».

Основанная в 2009 году, TPS является дочерней компанией Университета Южной Калифорнии, который десятилетиями проводил исследования «переходной плазмы». В отличие от обычной плазмы, обычно генерируемой перегретым веществом, низкотемпературная переходная плазма создается с помощью высоковольтных сверхкоротких (наносекундных) электрических импульсов, которые контролируют процесс ионизации до такой степени, что предотвращают перегрев. В этом «переходном» состоянии плазма обеспечивает превосходные преимущества в таких приложениях, как горение и контроль выбросов.

Компания TPS была создана с конкретной целью превратить эту технологию переходной плазмы в рыночные продукты и системы. Достижения в области полупроводниковой высоковольтной коммутации открыли еще больше возможностей, позволив компании разрабатывать мощные решения в более компактном корпусе.

«Внезапно эта технология, которую так долго исследовали как потенциально ценную для сокращения выбросов, стала жизнеспособной», — сказал Дэн Синглтон, соучредитель и генеральный директор TPS.

Вливание венчурного инвестиционного финансирования в 2019 году позволило TPS сделать последний рывок в разработке своей продукции. Поскольку оба решения продемонстрировали снижение выбросов и эффективность на многих платформах двигателей, TPS теперь «набирает партнеров для выхода на рынок».

Система очистки выхлопных газов TPS сочетает в себе плазменный силовой модуль, реактор и электрод, которые, по сути, «уничтожают» твердые частицы и выбросы NOx до того, как они покинут выхлопную трубу.

«Представьте себе, что вы смотрите на заднюю часть автомобиля или на генератор с прямой выхлопной трубой. Мы бы проложили провод посередине трубы, подали на него высоковольтные наносекундные импульсы и создали плазму в выхлопных газах», — объяснил Синглтон. «Мы понимаем, что он преобразует большую часть частиц обратно в газообразный углерод. Что касается NOx, он расщепляет их на азот и кислород».

По данным компании, этот процесс может сократить выбросы NOx на 80% и выбросы дизельных частиц на 85%, при этом уменьшив сложность последующей обработки. «Общее коммерческое преимущество заключается в более простой системе», — сказал Синглтон. «Прямо сейчас вам нужны две системы: вам нужен SCR (селективное каталитическое восстановление) или катализатор окисления дизельного топлива (DOC) в сочетании с сажевым фильтром (DPF)».

Решение для очистки выхлопных газов TPS устраняет необходимость в DPF и его регенерации, а также упрощает проверку и обслуживание. Его также можно настраивать и масштабировать для различных двигателей и оборудования, и он доступен как для разработки новых продуктов, так и в качестве готового к модернизации решения.

В то время как многие компании могут изначально ориентироваться на узкий спектр приложений для разработки новых продуктов, TPS сосредоточила свое внимание на приложениях для тяжелых условий эксплуатации, таких как большие дорожные транспортные средства, внедорожное оборудование, производство электроэнергии и даже морская промышленность.

«Не существует универсального решения: просто установите это на каждый двигатель в таком виде, и проблема будет решена», — заявил Синглтон. «Есть нишевые проблемы, которые мы решаем… Что касается внедорожных работ, которые мы выполняем, а это большая часть нашей работы, то они ориентированы на конкретные правила, специфичные для конкретных приложений».