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关于净化器载体在汽车尾气处理中的应用与研究进展

作者:2015-06-24 09:57文章来源:未知

  1 良好汽车尾气净化器必备要求

  尾气催化剂的载体就是催化净化器,而净化器的性能同催化剂的使用寿命、转化效率以及对净化器的装配要求上都有着直接的联系, 会在很大程度上影响催化转化系统的整体性能。以下是催化剂载体应当具备的理想特点:

  (一)表面积充足

  由于催化剂的活性成分会在载体的表面负载, 所以充足的载体表面积能够便于活性成分得到高度的分散,使废气与催化剂之间的接触面积增大, 进而使活性成分能够提升利用的效率,使成本降低。

  (二)机械强度良好

  当载体不断地承受着高温腐蚀性热气流的冲刷时,还必须在此同时承受由于地面不平以及气缸振动产生的剧烈振动,因此,催化剂载体必须具备高强度的机械性能。

  (三)耐高温性充足

  由于汽车发动机有着较宽范围的排气温度,一般都会达到500℃~800℃,甚至有的时候还会超过1000℃,因此催化剂载体应当具备较高的耐温性能。

  (四)热容量与热膨胀系数应当较低

  较小热膨胀系数能够使催化剂在急剧变化的温度环境下不至破裂,而较低的热容量能够缩短达到催化剂反应所需温度的时间,进而将催化剂的催化效率提升。

  (五)耐腐蚀性能良好

  拥有良好的耐腐蚀性能可以使颗粒物上以及排气成分中吸附的一些金属氧化物降低对催化器的侵蚀,进而为催化器的使用寿命提供保障。

  此外,还应当不含有能够引起催化剂中毒的成分,也就是载体中不能含有同催化剂之间发生化学反应的成分,保障催化剂的催化作用;适合催化剂以及燃油添加机等的再生或者是电加热再生;此外,催化剂载体还需需具有一定程度的吸水性。

  2 净化器载体在汽车尾气处理中的应用

  (一)AL2O3 小球陶瓷载体

  当前应用最为广泛的催化剂载体就是陶瓷载体。早期通常采用颗粒型球状的陶瓷载对汽车进行尾气的处理, 通常用3~4毫米直径的γ-AL2O3 小的小颗粒进行堆砌。该载体的优点就是制备工艺简单、表面积较大以及成本较为低廉,但是AL2O3 小颗粒状的载体具有很大的容量,并且其填充使用的堆积式的方法,会产生很大的空气阻力,在很大程度上影响发动机的排气能力,作用于高温腐蚀性气流的冲刷时就会加大磨损的速度, 进而降低使用的寿命。此外,处于高温环境中,γ-AL2O3 小会同Rh 之间发生反应,进而导致Rh 慢慢的深入到载体中,最终就会使活性降低,所以蜂窝陶瓷载体已经将这种载体逐步的取代了。

  (二)金属蜂窝载体

  二十世纪七十年代, 年西德的VDM 开始了对金属蜂窝载体的研究,到了八十年代末期,便开始了在汽车尾气治理上的应用。相比于陶瓷材料,该结构中网眼壁厚能够实现陶瓷材料厚度的三分之二,也就说能达到0.04 毫米的厚度,如果二者的体积相同,那么金属蜂窝载体的表面积将会比陶瓷蜂窝载体超出40%,在质量上能够减轻45%,这样一来就可以在净化效率相同的前提下减小催化剂的体积,令净化器减轻质量,使活性组分的使用量减少,此外,金属蜂窝结构中有效的截面积同堵塞截面积之间的对比度能够达到9:1,然而陶瓷却仅有2.5:1 的比率。当前国外应用金属蜂窝载体的实例已经超过了400t,除此之外,还有蜂窝状金属网片载体,此类载体的组合仅仅使用了单独的金属箔,其性能同蜂窝载体较为相似。

  (三)玻璃纤维载体

  把玻璃纤维制作成筛子形状的蜂窝结构,随后涂覆活性的涂层到玻璃纤维的表面, 玻璃纤维载体具有以下几点特征:玻璃纤维具有极细的特点,在对其进行特殊的处理之后,便能使其编制结构拥有较大的表面积。因为玻璃纤维具有十分强的热传输以及质量传输的能力,能够将催化净化器净化的效率最大限度的提升,并且排气阻力方面相对于整体型的催化净化器高一些。玻璃纤维载体在对尾气起到催化净化以及消音的作用之外,还可以将尾气中存在的微笑固体的颗粒过滤出去,同时还可以将这些微笑固体的颗粒然绕。需要选择直径大概在9μm左右的玻璃纤维堆将其编织成为筛子形状的蜂窝结构,并且分别采取浸涂法与溶胶-凝胶法以及CVD 法,也就是化学气相沉积法。在其玻璃纤维的表面上涂覆活性的涂层,在经过特殊的处理之后,所编织结构表面积能够达到200m2/g,但是其密度仅有0.75g/cm3。

  3 结语

  综上所述, 当前我国已经成为了世界上第一大汽车产销国家,而我国空气污染问题的一个主要来源就是汽车尾气的排放,但是由于我国工业技术水平较国外发达国家相对落后, 所以暂时只能从尾气净化处理方面对其进行有效的控制。当前已有的载体形式为陶瓷载体、金属载体以及玻璃纤维载体,但是仍然需要相关研究人员加强对汽车净化器载体的研究, 使汽车尾气能够更好得到处理,为城市空气质量的维护贡献出应尽的义务。

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