Werbung

Kann eine transiente Plasmazündung den Verbrennungsmotor retten?

Transiente Plasmazündung kann die ICE-Effizienz um bis zu 50 Prozent steigern.

Wie sieht die Zukunft des Automobils aus? Die Antwort, wie sich herausstellt, ist von Experte zu Experte sehr unterschiedlich. Manche sagen, dass die Autos von morgen damit ausgestattet sind.Wasserstoffmotoren. Andere sagen, dass die kommenden Jahre durch den langsamen und stetigen Übergang vom Verbrennungsmotor zu den eher traditionellen Elektrofahrzeugen gekennzeichnet sein werdenwird von Tesla entwickelt und andere.

Aber welchen Weg wir auch immer beim Übergang von Verbrennungsmotoren einschlagen, es muss ein langer sein. Wenn wir versuchen, zu schnell umzusteigen, könnte es sein.erweisen sich als unglaublich destruktiv um es sehr milde auszudrücken.

Glücklicherweise gibt es, wie sich herausstellt, eine neue Technologie, die die Lücke füllen könnte, bis wir eine Masseneinführung von Elektrofahrzeugen und der Ladeinfrastruktur haben, die sie alle mit Strom versorgen.

Die Technologie heißt "transiente Plasmazündung" und könnte theoretisch die Effizienz von Verbrennungsmotoren um bis zu 20 Prozent steigern und NOx um mehr als 50 Prozent reduzieren. Nicht allzu schäbig.

Tatsächlich könnte sich diese Technologie als revolutionär erweisen und in gewisser Weise den Verbrennungsmotor retten. Wir haben Dan Singleton, Gründer und CEO von , rekrutiert.Transiente Plasmasysteme TPS, zur Erklärung.

Was ist Plasma?

Plasmazündungstechnologie, wie sie von TPS entwickelt wurde, verwendet Niedertemperaturplasmaerzeugt durch elektrische Nanosekundenpulse, auch transientes Plasma genannt, um den Verbrennungsprozess stark zu beschleunigen. Das Plasma wirkt in erster Linie als eine Art Katalysator für die Zündung.

Plasma, entweder natürliches wie in der Sonne oder atmosphärisches Plasma wenn Gas mittels einer Hochspannung bei Atmosphärendruck so angeregt wird, dass ein Plasma entsteht gehört zu den vier fundamentale Aggregatzustände hat einige sehr einzigartige Eigenschaften, die es für bestimmte Anwendungen sehr nützlich machen - wie Zündung.

Werbung

Plasma, ein ionisiertes Gas, ist eine Mischung geladener Teilchen, die sich ganz anders verhält als Standardgas. Das natürlich vorkommende Plasma, aus dem ein Stern besteht, ist extrem heiß und befindet sich im thermischen Gleichgewicht. Mit anderen Worten, die Elektronen und Ionen befinden sich bei ungefährgleiche Temperatur.

Künstliche Plasmen hingegen gibt es in verschiedenen "Geschmacksrichtungen", je nachdem, wie sie erzeugt werden. Eine Art heißt künstliches thermisches Plasma, wie sie durch Lichtbögen erzeugt werden.

Eine andere Art ist künstliches nichtthermisches Plasma, eine Art von Plasma, die häufig in industriellen Umgebungen zu finden ist. Diese zweite Art wird in Anwendungen wie transienten Plasmazündsystemen verwendet.

In diesen Arten von Plasmen befinden sich die Elektronen und Ionen nicht im thermischen Gleichgewicht. Dies ist beabsichtigt, damit die energiereichen oder „heißen“ Elektronen etwas Nützliches bewirken können, z.kühle“ Ionen und neutrale Spezies werden minimiert.

Werbung

Da die Ionen und Neutronen fast die gesamte Masse des Plasmastroms ausmachen, vermeidet ihre Kühlung die extreme Hitze, die mit thermischen Plasmen verbunden ist.

Quelle: GANDALF_GREY/Flickr

Ein Industrielles Plasma bei Atmosphärendruck, Dem Plasma wird Energie zugeführt, indem eine elektrische Spannung angelegt wird, die geladene Teilchen beschleunigt. Die Elektronen sind viel leichter haben viel weniger Masse als die Ionen, reagieren also viel schneller und rasen ungefähr 100x schneller als die Ionen.

Diese Elektronen gewinnen schnell genug Energie, um zusätzliche Teilchen zu ionisieren, wodurch mehr freie Elektronen erzeugt werden, um Bindungen aufzubrechen oder die für gewünschte chemische Reaktionen erforderliche Aktivierungsenergie bereitzustellen. Dies ist unglaublich effizient, da die von energiereichen Elektronen angetriebenen Reaktionsraten bis zu 1.000x schneller sein könnenals diejenigen, die durch thermisches Erhitzen der Reaktanten angetrieben werden.

Werbung

Daher können künstliche nicht-thermische atmosphärische Plasmen verwendet werden, um effiziente und schnelle chemische Reaktionen anzutreiben - wie in Verbrennungsmotoren. Solche Plasmen haben auch andere nützliche Funktionen wie Ozonerzeugung, Reinigung, Dekontamination, Oberflächenaktivierung zur Verbesserung der Bindung, Aushärtung vonBeschichtungen und funktionelle Dünnschichtabscheidung.

Aber dazu später mehr.

Was ist eine transiente Plasmazündung?

Plasma-Zündsysteme, wie sie von Transient Plasma Systems entwickelt werden, arbeiten, indem sie einen elektrischen Impuls im Nanosekundenbereich freisetzen, um einen Plasmaimpuls mit hoher Leistung und niedriger Energie zu erzeugen. Der Impuls ist nicht heiß, hat aber genug Energie, um die Benzinluft sofort zu entzündenin einem Verbrennungsmotor mischen.

Ein transientes Plasmasystem unterscheidet sich grundlegend von anderen Arten von Plasmazündsystemen, da jeder Hochspannungsimpuls nur 10-20 Nanosekunden lang angelegt wird.

Quelle: Will Folsom/Flickr

Während jedes unglaublich schnellen Hochspannungspulses gewinnen die extrem leichten Elektronen schnell die Energie, die für industrielle Anwendungen benötigt wird. Wie bereits erwähnt, bedeutet dieser Aufbau, dass die massereicheren Ionen keine Zeit haben, Energie zu absorbieren, und sie effektiv stationär sindwährend des Pulses.

Werbung

Diese Art von Nanosekunden-Puls-Plasma wird verwendet, um viele chemische Reaktionen in verschiedenen Industrie- und Fertigungsanwendungen voranzutreiben, zIn diesem Fall wird der Verbrennungsprozess in einem Ottomotor verbessert.

Das freigesetzte Plasma, nämlich die darin enthaltenen freien Elektronen, kollidieren mit dem Luft-Kraftstoff-Gemisch im Kolben. Dadurch entstehen chemisch reaktive Spezies die den Verbrennungsprozess katalysieren und wiederum die Zündung verbessern und die Magerverbrennung stabilisieren.

Die räumliche Verteilung des Plasmas in Systemen wie dem Transient Plasma Ignition System ermöglicht es, dass eine einzelne Streamer-Entladung auf ein großes Volumen einwirkt.

"Das TPS Transient Plasma Ignition System verwendet einen elektrischen Impuls im Nanosekundenbereich, um Plasma zu erzeugen, um eine sofortige hohe Leistung mit einer viel schnelleren Rate als ein herkömmlicher Funke zu erzeugen. Dieser Impuls mit hoher Leistung, aber niedriger Energie erzeugt ein Niedertemperaturplasma, das nicht zündet.ein Streichholz, zündet aber verdünnte Luft-Kraftstoff-Gemische effizient und sofort", erklärt Dan Singleton gegenüber Interessante Technik | wissenschaft-x.com.

Werbung

Bei diesem Prozess wird mehr Kraftstoff in nutzbare Energie umgewandelt, wodurch die Kraftstoffmenge für die gleiche Leistung reduziert und somit die Kraftstoffeffizienz erheblich gesteigert wird.

Wie Singleton erklärte, bietet transientes Plasma eine „schnellere Verbrennung, stabile Zündung bei höheren Verdichtungsverhältnissen und einen verbesserten Verbrennungszeitpunkt. Das Ergebnis ist eine Zündlösung, die es Motoren ermöglicht, stark verdünnte Verbrennungsmodi zu verwenden verdünnen mit AGR oder mager mit Luft, die die Kraftstoffeffizienz erhöhen und die Treibhausgasemissionen reduzieren. Herkömmliche Zündsysteme haben Schwierigkeiten, verdünnte Luft-Kraftstoff-Gemische zu entzünden.

Solche Systeme können mit kleinen Modifikationen in bestehende Motoren eingebaut werden. Das von TPS entwickelte System besteht beispielsweise aus einem Elektronikmodul, das direkt aus der Hauptbatterie des Fahrzeugs gespeist wird.

"Unser Nanosekunden-Pulsplasma-Zündsystem arbeitet zusammen mit den Motorkonstruktionen und anderen Technologien zur Effizienzsteigerung, die von Erstausrüstern OEMs eingesetzt werden, und trägt zu den umweltfreundlichen Vorteilen dieser Lösungen bei", fügte Singleton hinzu.

Werbung
Quelle: TPS

Das Modul oder die Impulsstromversorgung kommuniziert mit dem Motorsteuergerät ECU und liefert bei Bedarf Zündimpulse. Diese Plasmastromversorgung ist wiederum mit einem Satz Standardzündkerzen mit modifizierten Elektroden verbunden, um eine optimale Leistung zu gewährleisten.

Die Technologie kann auf die meisten „benzin- und erdgasbetriebenen Motoren in Personenkraftwagen, Nutzfahrzeugen und Off-Highway-Anwendungen wie Baumaschinen oder Stromgeneratoren“ angewendet werden, sagte uns Singleton.

Aber es wird besser.

"Darüber hinaus verstärkt das TPS-Transient-Plasma-Zündsystem andere Effizienzverbesserungen, die von Automobil-OEMs entwickelt wurden. Im Gegensatz zu konkurrierenden Systemen, die kostspielige Motorneukonstruktionen und die Verdrängung der aktuellen Verbrennungsmotorarchitektur erfordern, arbeitet das TPS-Zündsystem mit bestehenden Motordesigns und -effizienzen zusammenTechniken wie Abgasrückführung AGR, Benzindirekteinspritzung GDI, Turboaufladung und E-Boost, wodurch der Kraftstoffverbrauch und die Emissionsreduzierung durch eine einfache Plug-and-Play-Lösung deutlich verbessert werden d. h. es sind keine Modifikationen am OEM-Motor erforderlichbenötigt," Singleton hinzugefügt.

Alles sehr spannend, aber wir müssen noch etwas warten, bis ihr eines in die Finger bekommt.

"Die TPS-Technologie wird von mehreren Akteuren der Transportbranche evaluiert. Der früheste mögliche Starttermin ist Mitte 2023", hofft Singleton.

Gibt es Einschränkungen bei der Plasmazündung?

Wie so vieles im Leben gibt es nicht für jedes Problem die perfekte Lösung, sondern nur Kompromisse. Das gleiche gilt definitiv auch für die Plasmazündung.

Die meisten modernen industriellen Plasmasysteme werden durch oszillierende Hochspannungen im Bereich von wenigen Hertz bis Gigahertz angetrieben.Wenn Energie auf einer Zeitskala von mehr als 100 Nanosekunden zugeführt wird, haben die schwereren Ionen genügend Zeit, um einen Teil der Energie zu absorbieren und eine aktivere Rolle bei der Entladung zu spielen.

Wenn Ionen und neutrale Spezies erhitzt werden, thermische Instabilitäten können sich im Plasma aufbauen - Dies ist ein potenzielles Problem. Sie können dies sehen, wenn sich das Plasma von einem gleichmäßigen Glühen zu einer chaotischeren Ansammlung von Blitzen in einer Plasmakugel ändert.

Dies kann zur Bildung von Lichtbögen oder Funken führen, die das Plasma ungleichmäßig machen und möglicherweise die Zielsubstanz des Prozesses schädigen können. Dies wäre, gelinde gesagt, kontraproduktiv.

Um dies zu vermeiden, neigen die meisten industriellen Plasmen dazu, durch lange Pulse konstanter oder oszillierender Spannungen angetrieben zu werden, die innerhalb eines sehr engen und kontrollierten Fensters gehalten werden müssen. Dies ist ein feines Gleichgewicht, da es in der Lage sein muss, das Plasma mit genügend zu versorgenEnergie, um die gewünschte Reaktion anzutreiben, aber nicht zu viel, um ein potenziell sehr instabiles Plasma zu erzeugen, wie oben beschrieben.

Transientes Plasma könnte die Notlösung für unseren Übergang von ICEs zu EVs sein. Quelle: Peter Miller/Flickr

Beim Betrieb bei Atmosphärendruck muss dieses empfindliche Gleichgewicht sorgfältig kontrolliert werden, um den Übergang zu einem instabilen thermischen Plasma mit höherer Temperatur zu vermeiden. Dies ist nicht einfach.

Hier kommt das transiente Plasma ins Spiel. Es schafft tatsächlich ein Gleichgewicht, indem es das Risiko einer thermischen Instabilität reduziert, wodurch ein viel leichter handhabbares und abstimmbares Plasma entsteht.

transientes Plasma zeichnet sich durch Elektronen aus, die aus extrem kurzen und präzise gesteuerten Hochspannungspulsen schnell Energie gewinnen. Als solche erfüllen transiente Plasmaelektronen die gleichen nützlichen Funktionen wie in einem industriellen Atmosphärendruck-Plasmasystem, jedoch mit zusätzlichen Vorteilen in Bezug aufEffizienz und Vielseitigkeit.

Diese Verwendung extrem kurzer, aber intensiver Pulse innerhalb eines transienten Plasmas ermöglicht es Ionen und neutralen Spezies, konstant kühl zu bleiben. Dies liegt hauptsächlich daran, dass sie nicht genug Zeit haben, um genug Energie zu absorbieren, um instabil zu werden.

Dadurch eliminieren transiente Plasmasysteme die Risiken von Lichtbogenbildung und thermischer Instabilität und ermöglichen einen vielseitigen Betrieb über einen weiten Bereich von Pulsamplituden, Pulswiederholungsraten und Gasdurchflussraten. Dies ist unglaublich nützlich und ermöglicht, dass transiente Plasmasystemeverwendet werden, um eine größere Anwendungsvielfalt im Vergleich zu herkömmlichen industriellen Atmosphärendruck-Plasmasystemen zu ermöglichen.

Ziemlich toll.

Quelle: sl-w/iStock

Es könnte auch der Schlüssel sein, um uns den vollständigen Übergang zu EVs zu ermöglichen.

"Wir wissen, dass Elektrofahrzeuge kommen, aber sie werden nicht über Nacht ankommen und Verbrennungsmotoren ICEs werden nicht über Nacht verschwinden", sagte Singleton gegenüber IE.

"Das bedeutet jedoch nicht, dass wir die Klimakrise nicht jetzt angehen können, indem wir die Verbrennungsmotoren weiter verbessern und die Emissionen reduzieren. Wir glauben, dass die Transient-Plasma-Zündtechnologie die letzte signifikante Verbesserung ist, die an Verbrennungsmotoren vorgenommen werden kannals Plug-and-Play-Lösung für bestehende ICE-Designs zu minimalen Kosten für OEMs implementiert", fügte er hinzu.

"Außerdem werden ICE-Fahrzeuge, bis Elektrofahrzeuge allgegenwärtig sind, jahrzehntelang produziert, verkauft und verwendet werden und die Umwelt verschmutzen. Es ist zwingend erforderlich, dass wir diese Fahrzeuge sauberer machen und die TPS-Technologie kann dabei definitiv helfen", erklärte Singleton.

Alles sehr interessant, aber wie funktioniert das alles?

Wie funktioniert die Plasmazündung?

Da dieses System in erster Linie für Verbrennungsmotoren konzipiert ist, kann es sich lohnen, kurz darauf zu eingehen, wie die Zündung in bestehenden Verbrennungsmotoren erzeugt wird.

Im Kern Verbrennungsmotoren verlassen sich auf den chemischen Prozess der Verbrennung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs, um Energie freizusetzen. Diese Energie wird dann verwendet, um mechanische Arbeit irgendeiner Art zu leisten, wie das Drehen einer Welle.

Zu diesem Zweck besteht ein typischer Motor aus einem feststehenden Zylinder und einem beweglichen Kolben. Die expandierenden Verbrennungsgase drücken den Kolben, der wiederum die Kurbelwelle dreht. Diese Bewegung treibt schließlich über ein Getriebe im Antriebsstrang das Fahrzeug anRäder.

Derzeit sind die beiden am häufigsten verwendeten Motorentypen Ottomotoren mit Selbstzündung und Dieselmotoren mit Selbstzündung, obwohl letztere offensichtlich in vielen Ländern der Welt auslaufen. In den meisten Fällen sind es diese Motoren.wird als Viertakt bezeichnet, was bedeutet, dass vier Kolbenhübe erforderlich sind, um einen Zyklus abzuschließen.

Quelle: Brian Yap/Flickr

Ein "Zyklus" umfasst vier Hauptprozesse: ichNtake, Kompression, Verbrennung und Arbeitstakt und Auspuff.

Der Hauptunterschied zwischen den beiden Motortypen besteht darin, dass Kraftstoff und Luft zugeführt und im Motor gezündet wird. Bei Ottomotoren mit Fremdzündung wird Kraftstoff mit Luft vermischt und dann während des "Ansaugphase" eines Motorzyklus.

Dieses Gemisch wird dann komprimiert und durch einen elektrischen Funken von der Zündkerze entzündet.Die Expansion der Verbrennungsgase drückt den Kolben während des Arbeitstakts, und der Rest ist Geschichte.

Für Dieselmotoren, Es wird nur Luft in den Motor angesaugt und weiter verdichtet. Dieselmotoren sprühen dann in geeigneter, dosierter Menge einen Kraftstoffnebel in die heiße Druckluft, der sich entzündet.

Bei Benzinmotoren führt dieser Prozess im Laufe der Zeit zu einer Verschlechterung der Zündkerzen aufgrund einer Ansammlung von Kohlenstoff auf den freiliegenden Elektroden nach vielen Zyklen des Motors. Schließlich kann der Aufbau so schlecht werden, dass die Zündkerzen benötigt werdenzu sein ersetzt oder überholt, alle 30.000 Meilen, oder so.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Zündkerzen, die in den meisten Verbrennungsmotoren installiert sind, sind Plasmazündsysteme im Laufe der Zeit erheblich effizienter.

Quelle: jrew707/Flickr

Durch das Ersetzen der Kerzen durch Plasma-Zündgeräte wird die Kohlenstoffablagerung auf diese Weise stark reduziert. Darüber hinaus können die Emissionen, insbesondere die potenziell schädlichen NOx-Emissionen, um bis zu 50 % gesenkt werden.

Transiente Plasmazündung hat auch andere sehr wichtige Vorteile gegenüber traditionelleren Zündsystemen.

Zum Beispiel ermöglicht die TPS-Zündung Attribute, die die Motoreffizienz verbessern, wie z. B.

  • Höheres Kompressionsverhältnis
  • Erhöhtes spezifisches Wärmeverhältnis
  • Schnellere Verbrennung
  • Verbesserter Verbrennungszeitpunkt
  • Erhöhte Klopffestigkeit
  • Reduzierte Wärmeübertragungsverluste
  • Reduzierte Pumpverluste

Transientes Plasma hat über die Steigerung der ICE-Effizienz hinaus viele andere Anwendungen

So aufregend das transiente Plasma für Verbrennungsmotoren kurz- bis mittelfristig zu sein scheint, es könnte auch einige andere sehr wichtige Anwendungen haben. Hier sind einige der bemerkenswertesten Beispiele.

1. Transientes Plasma ist praktisch für die Reinigung und Dekontamination

Ein Schlüssel ist, dass transientes Plasma zur Reinigung und Dekontamination sehr nützlich sein kann. Diese Art von Plasma ist äußerst effektiv bei der Entfernung von Materialien wie Kohlenstoff- und Karbonatverunreinigungen von beispielsweise Aluminiumoberflächen.

Dies ist an und für sich nützlich, aber transientes Plasma hinterlässt auch keine Materialrückstände. Dies ist unglaublich nützlich, um Dinge wie Elektroden zu reinigen, deren potenzielle Lebensdauer zu erhöhen und Erosion zu reduzieren. Transientes Plasma kann auch zur Verbesserung verwendet werdenOberflächenhaftung zum Auftragen von Farben, Klebstoffen und anderen Beschichtungsarten.

2. Dünnfilmbeschichtung könnte stark von transientem Plasma profitieren

Quelle: CILAS/Wikimedia Commons

Die einzigartigen Eigenschaften von transientem Plasma stellen eine ideale Lösung für Prozesse dar, die auf gleichmäßige und hohe Integrität angewiesen sindDünnschichtbeschichtungen. Dies ist für verschiedene Branchen wie Biomedizin, Luft- und Raumfahrt usw. von entscheidender Bedeutung.

Transientes Plasma kann verwendet werden, um Aminogruppen abzuscheiden, die während des Auftragens nicht abgebaut werden und auch gegen die aggressivsten Waschprozesse stabil sind. Die präzise Abstimmbarkeit transienter Plasmasysteme ermöglicht auch fehlerfreie „Single-Sweep“-Beschichtungen.

Wie Singleton gegenüber IE sagte: „Die TPS-Technologie kann auch für die Oberflächenbehandlung verschiedener Substrate verwendet werden, wodurch neuartige und schwer zu erreichende Eigenschaften geschaffen werden. TPS hat mit einem führenden deutschen nationalen Labor zusammengearbeitet, das über Expertise in der Oberflächenbehandlung verfügt, und dies hat gezeigt, dassvielversprechende Ergebnisse."

3. Transientes Plasma ist sehr nützlich für die Aktivierung

Eine weitere wichtige Anwendung von transientem Plasma ist die Aktivierung. Transientes Plasma kann auf eine Reihe von Substratmaterialien angewendet werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Metalle, Polymere und andere temperaturempfindliche Materialien.

Für jede Laborarbeit, die verwendetPolypropylen, Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer EPDM, und Silikonsubstraten, Transientes Plasma hat sich als sehr vielseitig in den Bereichen Reinigung, chemische Modifizierung Aktivierung, Vorbereitung von Substraten für die Weiterverarbeitung und Kleben erwiesen.

4. Transientes Plasma kann auch verwendet werden, um schädliche Chemikalien zu ersetzen

Quelle: Michael Porter/Flickr

In vielen Industrien werden Chemikalien oder Atmosphärendruck-Plasmasysteme verwendet, um Oberflächen zu behandeln und gleichmäßige Oberflächen wie Dünnfilmbeschichtungen aufzubringen, wie bereits erwähnt. Für erstere bedeutet dies jedoch normalerweise das Eintauchen von Materialien in chemische Bäder, die häufig enthalten sind. Hunderte von Gallonen giftiger Chemikalien.

Diese Chemikalien sind nicht nur potenziell schädlich in der Anwendung und Handhabung, sondern müssen es auch seinnach Gebrauch entsorgt. Wenn sie nicht ordnungsgemäß entsorgt werden, können sie der Umwelt schaden und die Entsorgung kann schwierig und teuer sein, was Unternehmen dazu zwingt, viel Geld auszugeben, um die unzähligen Vorschriften in vielen Ländern der Welt zu erfüllen.

Aber selbst mit den am besten geplanten und verwalteten Giftmüllsystemen besteht immer noch das Risiko, dass diese Chemikalien versehentlich in die Biosphäre gelangen. Dies führt wiederum dazu, dass Organisationen große Geldbeträge für die Verwaltung ihrer Abfallströme ausgeben müssen.

Aber das ist nur ein Teil des Problems. Chemisch behandelte Materialien müssen in der Regel auch getrocknet oder mit Wärme ausgehärtet werden. Dies kann viel Energie verbrauchen, ganz zu schweigen von den möglichen anderen schädlichen Nebenemissionen bei der Erzeugung des benötigten Stroms.

Zusätzlich zu Atmosphärendruck-Plasmasystemen verwenden einige Fertigungsumgebungen chemische Prozesse, um Oberflächen zu behandeln und gleichmäßige Dünnfilmbeschichtungen aufzubringen. Diese Prozesse erfordern chemische Bäder und Hunderte von Gallonen potenziell giftiger Chemikalien müssen nach dem Gebrauch entsorgt werden – aAbfallstrom, der oft die Umwelt belastet.

Eine transiente Plasmaanlage hingegen ist in der Lage, Dünnschichtbeschichtungen und Oberflächenbehandlungen ebenso effektiv wie diese chemischen Verfahren aufzubringen, jedoch zu einem Bruchteil der Energiekosten. Transientes Plasma benötigt auch nicht viele Chemikalienum das gleiche Ergebnis zu erzielen und vermeidet effektiv eine teure Abfalllogistik oder Nachbehandlungstrocknung.

Daher ist es eine viel sauberere, umweltfreundlichere und kostengünstigere Lösung für die gleichen Anwendungen.

5. Transientes Plasma ist vielseitiger als andere Plasmabehandlungen wie Vakuumplasma

Quelle: Matthias Zepper/Wikimedia Commons

Wie bereits erwähnt, müssen die meisten bestehenden industriellen Plasmasysteme innerhalb eines sehr fein abgestimmten Bereichs von Bedingungen arbeiten. Beim Betrieb bei Atmosphärendruck muss dieses empfindliche Gleichgewicht sorgfältig kontrolliert werden, um den Übergang zu einem instabilen thermischen Plasma mit höherer Temperatur zu vermeiden.

Dies erfordert normalerweise die Plasmabehandlung im Vakuum durchzuführen.

Nicht nur das, viele Fertigungslinien, die Niederdruck-Plasmasysteme verwenden, verwenden Batch-Verarbeitung, um den Gesamtdurchsatz im Vergleich zu einer Linie mit reinem Atmosphärendruck zu reduzieren.

Mit einem transienten Plasmasystem können Endbenutzer jedoch viele der Anwendungen, die normalerweise in einer Vakuumplasmakammer durchgeführt werden, im Freien durchführen. Dies ist eine viel bequemere und kostengünstigere Alternative zur Vakuumplasmabehandlung.

6. Transientes Plasma könnte helfen, Dieselmotoren zu reinigen

Während die transiente Plasmazündungstechnologie, wie sie von TPS entwickelt wird, hauptsächlich auf Benzinmotoren abzielt, kann sie mit einigen Modifikationen auch zur Verbesserung von Dieselmotoren verwendet werden.

Wie Singleton gegenüber IE erklärte, "wBei Dieselmotoren kann die TPS-Technologie am Abgasende angewendet werden, um Emissionen Partikel, NOx usw. zu reduzieren. Die Ergebnisse einiger erster Tests durch TPS im Rahmen eines DOE-Zuschusses waren ermutigendbefindet sich noch in der Entwicklung, da der Fokus von TPS auf der Zündung lag."

Vielleicht, nur vielleicht, könnten Dieselmotoren in Zukunft dank Transient-Plasma ein Comeback erleben? Oder zumindest könnten die verbleibenden Dieselmotoren etwas schadstoffärmer gemacht werden.

Was ist die Zukunft des transienten Plasmas?

Dan Singleton ist sehr zuversichtlich, was die Zukunft der Transienten-Plasma-Technologie angeht. Dies liegt vor allem daran, dass er wie viele davon überzeugt ist, dass der Verbrennungsmotor nicht vollständig verschwinden wird.

"Wir glauben, dass einige Anwendungen von Verbrennungsmotoren noch lange Zeit notwendig sein werden, wie z. B. mittelschwere Lkw, Notstromerzeugung usw.", sagte Singleton gegenüber IE.

Quelle: zBdigital/iStock

Aber wie wir oben gesehen haben, hat die transiente Plasmatechnologie Anwendungen außerhalb der Verbesserung von ICEs.

"Die TPS-Technologie hat neben der Zündung und Emissionsreduzierung von Verbrennungsmotoren mehrere Anwendungen. Die TPS-Technologie kann die Emissionen von Großküchen reduzieren, ein wichtiges Problem in städtischen Gebieten, das die Regulierungsbehörden durch strengere Vorschriften einschränken wollen, aberWir haben dies nicht getan, weil kostengünstige Lösungen nicht verfügbar sind", sagte uns Singleton.

"TPS hat die Wirksamkeit seiner Lösung durch die Arbeit mit einem großen Anbieter von Küchenlüftungsgeräten bewiesen", fügte er hinzu.

Und dieser "Plasmaphile" ist dein Los für heute.

Die Transienten-Plasma-Technologie ist nicht nur als Konzept unglaublich interessant, sondern hat auch einige sehr wichtige Vorteile für viele industrielle, kommerzielle und sogar häusliche Prozesse – einschließlich der Reduzierung der Betriebskosten für Ihr Auto.

Es erschließt möglicherweise auch mehrere neuartige Fähigkeiten von Plasma in atmosphärischen Anwendungen, was zu potenziell aufregenden Ergebnissen in mehreren Anwendungen führt. Diese Vorteile beginnen mit größerer Stabilität, einem vielseitigeren Bereich von Betriebsparametern, überlegener Abstimmbarkeit und der Fähigkeit, ein großes Volumen zu erzeugeneinheitlichen Plasmas.

Sie fahren fort mit der Fähigkeit, Niedertemperaturplasma zu erzeugen, das zur Behandlung von wärmeempfindlichen Substraten, einschließlich menschlichem Gewebe, verwendet werden kann. Aber das ist etwas für eine andere Zeit.

Für den Moment, vielleicht, nur vielleicht, könnte sich vorübergehendes Plasma als die Notlösung erweisen, die wir brauchen, bevor wir als Gesellschaft den Übergang zu vollelektrischem, wasserstoffbetriebenem oder wer weiß sogar vollenden könnenmikronukleare Fahrzeuge.

Folge uns auf

Bleiben Sie über die neuesten technischen Nachrichten auf dem Laufenden

Geben Sie einfach Ihre E-Mail ein und wir kümmern uns um den Rest :

Mit dem Abonnieren stimmen Sie unseren zuNutzungsbedingungen und Datenschutzrichtlinie. Sie können sich jederzeit wieder abmelden.