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浅谈一种车内空气动态净化技术
2021-02-25 00:34:51· 来源：中国汽车健康指数
汽车尾气造成的城市空气污染问题，已日益受到重视；但是对于汽车内部的空气质量问题，目前的关注还不多，对于车内污染的研究资料还很有限。一般而言，城市空气问
汽车尾气造成的城市空气污染问题，已日益受到重视；但是对于汽车内部的空气质量问题，目前的关注还不多，对于车内污染的研究资料还很有限。一般而言，城市空气问题的研究者，通常把目光集中在城市空气污染以及它对车外人员的危害上。然而随着城市车辆的增长和出行的需要，人们在车内度过的时间也越来越多，车内污染已成为对人体健康产生影响的一个重要因素。
2012年3月1日，国家标准GB/T 27630-2011《乘用车内空气质量评价指南》正式开始实施，但是，该标准是针对无司乘人员的静态车辆的，主要目的是要求汽车制造厂家应用环保材料，并不适用于行驶中的动态车辆。
1.车内空气动态净化技术
在车内采用动态净化技术的目的在于保证汽车动态行驶时，车内空气新鲜度高、司乘人员导致的异味和烟雾少、通过泄漏等途径带入的碳氢化合物能被有效净化。下面是几种常见的车内空气净化器原理：
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滤网式车厢空气净化器采用风扇强制换气，利用多孔性滤材，如无纺布、滤纸、纤维、泡棉等，对空气中的悬浮颗粒、有害气体进行吸附，从而净化空气。
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静电集尘式车厢空气净化器静电滤网是在无纺布纤维内植入正负向永久性电荷，使布面上充满高伏特数的强力静电，用来吸附空气中的悬浮粒子，使有害人体的分子在通过滤网时被吸附在滤网内。
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臭氧车厢空气净化器臭氧消毒是属于用车内的空调循环系统进行消毒的方式，使用专用的消毒液进入循环系统，可将车内的异味除去，有一定的消毒除菌作用，特别是针对胺、烟碱、细菌等。
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纳米光催化车厢空气净化器 (也称光触媒技术)光触媒是将附着在有效介质上的纳米级 TiO2颗粒通过特定光源的照射，产生一种“电子一空穴”对(一种高能粒子)，这种“电子一空穴”对和周围的水、氧气发生作用后具有极强的氧化—还原能力，能将空气中甲醛、苯等污染物直接分解成无害无味的物质，以及破坏细菌的细胞壁，杀灭细菌并分解其丝网菌体，从而达到消除空气污染的目的。
2.低温等离子体净化技术
2.1 低温等离子体概念与分类
通常，物质的状态分为固、液、气三态。但若对气体使以某种手段如：放电、放热、辐射等使气体分子电离和离解，当产生的带电粒子达到一定数值时，物质状态出现了新变化，此时的电离气体已不再是原来的气体，而应称作等离子体。
等离子体是物质存在的第四种状态，它是电子、离子、原子、分子或自由基等粒子组成的集合体。
等离子体的状态主要取决于它的组成粒子、粒子密度和粒子温度。通常，我们令电子温度为Te，离子温度为Ti，中性粒子为Tg，考虑到“热容”，等离子体的宏观温度当取决于重粒子的温度。依据等离子体的粒子温度，可以把等离子体分为两大类，即热平衡等离子体和非热平衡等离子体。
当Te=Ti时，称为热平衡等离子体，简称热等离子体。这类等离子体不仅电子温度高，重粒子温度也高。由于等离子体辐射的缘故，各种粒子的温度几乎近似相等（Te≈Ti≈Tg），组成也接近平衡组成的等离子体。
当Te≥Ti时，称为非平衡态的等离子体。其电子温度高达 104K以上，而离子和原子之类的重粒子温度却可低到300K～500K，按其重粒子温度也叫做低温等离子体或冷等离子体。相对热平衡等离子而言，非平衡态的等离子体的电子具有足够高的能量使反应物分子激发、离解和电离，同时反应体系又可保持低温，乃至接近室温。
2.2 低温等离子体技术的优点
低温等离子体中最具活力的是高能电子，通过高能电子的作用，一方面可使空气中的悬浮颗粒荷电、有毒有害气体分解、离解，空气微生物氧化，进而达到净化空气的目的。
另一方面可使电负性高的气体分子（如氧分子、氮分子）带上电子成为负离子，从而达到清新空气的目的。这两方面的综合结果显示，低温等离子技术不仅可以净化空气，同时，还可以清新空气，这是其他任何技术无法比拟的。
2.3 低温等离子体技术的净化原理
当电极间加上电压时，电极空间里的电子从电场中获得能量加速运动。电子在运动过程中和气体分子发生碰撞，结果使得气体分子电离，激发或吸附电子成负离子。
电子在碰撞过程中，产生三种可能的结果：
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电离中性气体产生离子和衍生电子，衍生电子又加入到电离电子的行列维持电离的继续；
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与电子亲和力高的分子（如O2，H2O等）碰撞，被这些分子吸收形成负离子；
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和一些气体分子碰撞使其激发，激发态的分子极不稳定，很快回到基态辐射出光子，具有足够能量的光子照射到电晕极上有可能导致光电离而产生光电子，光电子对放电维持有贡献。经过电子碰撞后的气体分子，形成了具有高活性的粒子，这些活性粒子形成等离子场。等离子场中会产生大量的羟基、高能自由基和高能紫外光子，通过持续的电晕放电和流光放电，使通过其中的细菌、病毒和有害气体被直接电离、击穿和气化、使经过其中的VOCs成份中的H、C、F等化学键发生置换反应，从根本上使空气得到净化。
下图1是国内某款采用低温等离子体技术、具有独立空气循环系统的车用动态空气净化装置；图2为空气净化装置在车内安装位置。
图1 空气净化装置
图2 空气净化装置安装位置示意图
1-出风口 2-等离子体处理部件3-空调处理系统4-等离子体处理部件 5-外循环进风口 6-风扇7-等离子体处理部件 8-内循环进风口
如上图2所示，当打开外循环时：空气从外循环进风口进入车内，经过等离子体处理将空气中的尘埃粒子沉降，进入空调系统；再通过低温高电压放电形式形成等离子场，等离子场中会产生大量的羟基、高能自由基和高能紫外光子，通过持续的电晕放电和流光放电，使通过其中的细菌、病毒和有害气体被直接电离、击穿和气化、使经过其中的 VOCs成份中的H、C、F等化学键发生置换反应，从根本上使空气得到净化。
当打开内循环时，空气净化装置将车内空气中可吸入颗粒物及甲醛等污染物去除，并产生负离子，从而使空气得到净化。
动态空气净化装置实验数据及结果分析
通过从某款刚下线的新车取样后，将样品送到第三方检测中心检测。由于主要污染物为甲醛和苯，因此只对这两种污染物进行严格跟踪检测，并以此来检验新型动态空气净化装置的净化效果。采样环境及结果如下表1、2所示：
表1 车内空气质量检测记录
表2 新型车用动态空气净化装置检测记录（单位mg/m3）
注：此初始值为静态净化后的污染物浓度
国家标准 GB/T 27630-2011《乘用车内空气质量评价指南》的“车内空气中有机物浓度要求”：苯的浓度≤0.11mg/m3，甲醛的浓度≤0.10mg/m3。比较两者甲醛和苯的浓度值，明显可以看出等离子体净化器的优越净化效果。甲醛从0.14mg/m3降低到0.03 mg/m3，仅为国家规定标准限值的三分之一；苯的浓度值也从0.25 mg/m3降为0.04 mg/m3，也大大低于标准限值的0.11 mg/m3。
车用动态空气净化装置净化效果
目前此款车用动态空气净化装置已落实到若干车型，经过除烟雾试验、感官试验及空气净化测试，净化效果明显：处理前甲醛浓度0.131mg/m3，超出国家室内标准＜0.1mg/m3；处理后甲醛浓度仅0.088mg/m3，满足国家标准。
结论
车用动态空气净化装置净化效果明显，可以有效控制车内有害物质，如甲醛，苯等。
车内空气质量已成为汽车品质的一个重要参数指标，直接影响汽车的销售。汽车企业只有创造安全、健康的车内环境，才可使其产品具有更强的市场竞争力。
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