“VAYU”——一种废气净化器，适用于任何自行车或汽车的四阶段改造模块

问题：能看见的空气

普拉加拉杰的空气质量指数经常超过 300。在恶劣的冬季天气里，甚至会超过 450。世界卫生组织规定的 PM2.5 安全限值为 15 微克/立方米。而我们所处的环境中的数值则是这个标准的 20 倍。

最大的单一污染源是汽车尾气。道路上的每一辆自行车和每一辆汽车都在将未经过滤的二氧化碳、PM2.5、氮氧化物和未燃烧的碳氢化合物直接排放到每个行人的呼吸区域内。

室内空气净化器并不能解决这个问题。它们只能在你已经吸入了污染的空气之后才进行净化。真正有效的解决办法是直接在污染源头——汽车尾气排放口处加以阻止。

什么是“VAYU”?

VAYU 是一款四级排气后处理模块，可直接固定在任何摩托车或汽车的排气管上。无需对发动机进行任何改动，无需外部电源，也无需特殊工具。

它会在废气进入大气之前对其进行拦截，并将其经过四个连续的过滤和化学转化阶段。最终，从另一端排出的空气明显更加清洁——而且你的手机上还会有一个实时显示界面来证明其有效性。

总建造成本：4360卢比

适用于任何排气管：直径 40 至 60 毫米

自供电：完全依靠排气产生的废热运行

其工作原理

阶段 1 — 风暴拦截器(PM10 + 灰尘)

废气通过进气法兰以侧向方式进入模块。圆柱形腔室产生了旋风效应——离心力将较大的 PM10 颗粒和烟尘甩向外部壁面。它们落入底部的可拆卸灰斗中。在出口处有三层堆叠的 20 目不锈钢过滤盘，能够捕获旋风未能捕获的任何物质。

效率：约 55% 的 PM10 去除率

维护：每周清理一次灰斗

第二阶段——静电除尘器(PM2.5)

六块交替带有正负电荷的铝板由安装在第三层的热电发电模块充电至±2.5 千伏直流电压。进入间隙的 PM2.5 颗粒会带上电荷并沉淀到同极性的电板上——这些电板完全脱离了气流。

无需任何外部线路连接。整个系统完全依靠排气产生的废热通过塞贝克效应来供电。

效率：约 45% 的 PM2.5 去除率

维护：每月擦拭滤网一次

阶段 3 — 铜氧化物催化剂床(氧化铜 + 烃类)

一个带有孔洞的不锈钢篮子中装有 200 克的氧化铜颗粒。在 180 摄氏度的温度下——任何正在运行的发动机排出物的温度都很容易达到这个数值——氧化铜会催化两个关键反应：

一氧化碳(CO) + 二分之一氧气(O₂) → 二氧化碳(CO₂)

CₓHᵧ + O₂ → CO₂ + H₂O

未燃烧的二氧化碳和碳氢化合物链会转化为二氧化碳和水蒸气。无需电力。没有运动部件。完全依靠热能驱动的化学反应。

在印度电商网站 Indiamart 上，每 200 克氧化铜颗粒的价格约为 300 卢比。每行驶 15000 公里需更换一次。

效率：约 65% 的二氧化碳去除率

TEG 收集器——自供电系统

一个 TEC1-12706 热电模块被固定在第三级外壳的外壁上。热端紧贴着 250 至 350 摄氏度的催化剂室壁面。冷端则通过一组铝制散热片面向周围空气。

温度差引发了塞贝克效应，从而持续产生 3 至 6 瓦的电能，且无需任何运动部件。这为以下设备提供了动力：

•第二阶段离子发生器(±2.5 千伏)

•ESP32 传感器板

•第四阶段的微型水泵

“瓦尤”装置不从车辆的电气系统中获取任何电力。

阶段 4 — 湿式洗涤器 + 活性炭(氮氧化物、二氧化硫、挥发性有机化合物)

200 毫升的碳酸氢钠溶液(每升水中含 1 克小苏打)以微雾的形式被微泵注入冷却后的废气流中。二氧化硫溶解于水中，并与碳酸氢盐发生反应。氮氧化物部分被吸收。

在雾区之后，废气会经过一个装有 200 克活性碳颗粒的垫子。挥发性有机化合物(VOCs)和残留有机物会吸附在碳的表面。

效率：氮氧化物去除率约 35%，挥发性有机化合物去除率约 45%。

维护：每月补充储液罐中的液体。每两个月更换活性炭(费用 80 印度卢比)

智能监控系统

一个 ESP32 开发套件被放置在一个 IP54 防水外壳内，该外壳安装在模块下方。两个 SDS011 PM2.5 传感器分别位于进气口和出气口处。一个 MQ-7 传感器用于监测一氧化碳浓度。

每 60 秒，ESP32 就会进行一次计算：

数据会被记录到 SD 卡中，并实时推送到 ThingSpeak 数据面板上。如果插座处的 PM2.5 浓度超过 80 微克/立方米，一个 Telegram 机器人就会发送警报。

整个传感器板均由热电偶发电装置供电——无需电池，无需充电，也无需维护。

安全须知

⚠️ 对于热区内的所有组件，仅使用 SS304 或 SS316 材质。

⚠️ 将催化剂室用陶瓷棉保温材料包裹起来——其表面温度会超过 300 摄氏度。

⚠️ 对于所有管接头，请使用耐高温(最高可达 300°C)的硅酮密封胶。

⚠️ 在第 1、2 或 3 阶段中，切勿在任何地方使用塑料制品。

接下来会怎样?

v2：在第一阶段之后增设一个 5 伏直流无刷风扇，以使气流不受风向影响。

v3：LoRa 网络——每台 VAYU 设备都成为城市范围内污染地图上的一个节点

本文编译自hackster.io