Catalydd Puro Gwacáu Automobile
1. Mecanwaith Gweithredu Catalydd
Mae'r llygryddion mewn gwacáu ceir yn bennaf yn cynnwys carbon monocsid (CO), hydrocarbonau (HC), ocsidau nitrogen (NO), sylffwr deuocsid (SO2), a mater gronynnol (cyfansoddion plwm, huddygl carbon, ac ati). Ar hyn o bryd, mae dau brif ddull ar gyfer puro gwacáu ceir: puro mewnol a phuro allanol. Mae puro mewnol yn golygu newid strwythur yr injan i hyrwyddo hylosgiad tanwydd cyflawn neu i alluogi ail-losgi rhai nwyon gwacáu i leihau sylweddau niweidiol. Mae puro allanol yn bennaf yn defnyddio dulliau puro catalytig, sy'n cynnwys adweithiau ocsideiddio CO a HC yn ogystal ag adweithiau lleihau NO, gan ddefnyddio gweithredu catalytig i drosi sylweddau niweidiol yn y gwacáu yn CO diniwed, H2O, a N2. Mae'r dulliau puro catalytig a ddefnyddir ar hyn o bryd yn cynnwys ocsidiad catalytig, gostyngiad catalytig, a phuro catalytig tair ffordd. Defnyddir catalyddion tair ffordd yn eang mewn gwahanol wledydd. Mae'r catalydd tair ffordd yn bennaf yn cynnwys tair rhan: y swbstrad catalydd, y cotio gweithredol, a'r cydrannau gweithredol catalytig. Yn ogystal, er mwyn gwella perfformiad y catalydd, mae symiau bach o ychwanegion yn aml yn cael eu hychwanegu at y cotio gweithredol a'r cydrannau gweithredol catalytig, yn bennaf ocsidau daear prin ac ocsidau metel daear alcali, ac ati.
2. Swyddogaeth Cludydd a Gofynion
Mae amodau defnyddio'r trawsnewidydd catalytig tair ffordd ar gyfer puro gwacáu ceir yn eithaf llym, gan gynnwys amrywiadau tymheredd yn amrywio o - 50 gradd i 950 gradd, effaith ddifrifol a dirgryniad o lif aer cyflym, a bywyd gwasanaeth o hyd at 2 flynedd neu 160,000 cilomedr. Ar ben hynny, mae'r gweithgaredd uchel a'r ymwrthedd tymheredd sy'n ofynnol ar gyfer ocsidiad CO a HC a gostyngiad NOx, yn ogystal ag ymwrthedd i wenwyno S a P, yn gosod gofynion uwch ar y catalydd. Mae cyfansoddiad y catalydd, y cydweddoldeb rhwng gwahanol gydrannau, a phriodweddau'r alwmina gweithredol a ddefnyddir yn cael effeithiau pwysig ar berfformiad y catalydd, yn enwedig yn effeithio'n uniongyrchol ar weithgaredd a bywyd gwasanaeth y catalydd.
(1) Cyfansoddiad Catalydd
Mae catalyddion tair ffordd yn bennaf yn cynnwys y swbstrad catalydd, cotio gweithredol, a chydrannau gweithredol. Trwy brosesau paratoi arbennig a gwahanol ddosbarthiadau o gydrannau gweithredol gyda chymarebau gwahanol yn y cotio, gellir bodloni'r gofynion ar gyfer perfformiad catalytig da mewn gwahanol safleoedd yn y system wacáu ceir, o'r dechrau oer i dymheredd uchel.
Swbstrad catalydd: Mae'r swbstrad, a elwir hefyd yn gynhaliaeth, yn bennaf yn cynnwys cerameg diliau cordierite, carbid silicon, diliau metel, dalennau rhychog, ac ati. Dylai'r swbstrad fodloni'r gofynion canlynol: cryfder mecanyddol uchel i wrthsefyll sioc thermol a dirgryniad difrifol o lif aer cyflym; arwynebedd allanol mawr a mandylledd i hwyluso adlyniad a gwasgariad y cotio gweithredol; cyfernod ehangu thermol isel ac ymwrthedd tymheredd uchel i atal cracio ac anffurfiad sy'n arwain at ddatgysylltu cotio oherwydd newidiadau syfrdanol yn y tymheredd gweithredu; athreiddedd llif aer uchel a gwrthiant gollwng pwysedd uchel i osgoi colli pŵer injan yn ormodol oherwydd ymwrthedd gwacáu uchel; cynhwysedd gwres isel a dargludedd thermol uchel i gynyddu'r tymheredd yn gyflym yn ystod cychwyniadau oer ar gyfer gweithredu catalytig; ac imiwnedd i sylweddau a all wenwyno'r catalydd heb ryngweithio ag ef.
Cotio gweithredol: Dylai fod gan y cotio adlyniad cryf i'r swbstrad a chyfernod ehangu thermol tebyg i un y swbstrad i atal datodiad cotio oherwydd amrywiadau tymheredd ac ehangiad thermol a chrebachiad y swbstrad; sefydlogrwydd tymheredd uchel da i atal trawsnewid cam neu sintro ar dymheredd uchel; a goddefgarwch penodol i olrhain sylweddau gwenwynig megis Pb, S, a P er mwyn osgoi gwenwyno'r cydrannau gweithredol. Yn ogystal ag alwmina gweithredol, mae'r deunydd cotio yn bennaf yn cynnwys ocsidau cyfansawdd daear prin megis Ce a Zr, metelau daear alcalïaidd neu fetelau alcali, ac ocsidau metel megis Ba, Sr, a TiO2, wedi'u hychwanegu i wella sefydlogrwydd thermol y deunydd cotio a gwella ymwrthedd y catalydd i dymheredd uchel, gallu storio ocsigen, ymwrthedd i wenwyno, gwasgariad cydrannau gweithredol a sefydlogrwydd thermol.
Cydrannau gweithredol y catalydd: Dylai fod gan y cydrannau gweithredol wrthwynebiad tymheredd uchel da, ymwrthedd i wenwyno S, P, tymheredd tanio isel, gweithgaredd catalytig uchel, gan gynnwys perfformiad ocsidiad uchel CO a HC a pherfformiad gostyngiad uchel o NOx, a gwasgariad da. Mae cydrannau gweithredol metel gwerthfawr yn bennaf yn cynnwys platinwm, palladium, rhodium, a'u cyfuniadau. Mae gan Palladium a Platinwm weithgaredd catalytig ardderchog ar gyfer ocsidiad HC a CO, tra bod gan rhodium weithgaredd catalytig rhagorol ar gyfer lleihau NOx, ac mae ei weithgaredd tymheredd isel yn well na gweithgaredd palladiwm a phlatinwm. Gyda thynhau safonau allyriadau modurol a gweithrediad eang safonau Ewro V, mae'r gofynion allyriadau ar gyfer NOx yn dod yn fwy llym, ac mae trawsnewidwyr catalytig tair ffordd yn gyffredinol yn cynnwys symiau amrywiol o rhodiwm.
Gall trawsnewidyddion catalytig tair ffordd ar gyfer puro gwacáu ceir gynnal perfformiad da o dan amodau gweithredu llym, ac mae'r cyfuniad optimeiddio o'r swbstrad catalydd, cotio gweithredol, a chydrannau gweithredol yn hanfodol yn ogystal â dulliau paratoi da. Mae catalyddion tair ffordd fel arfer yn seiliedig ar serameg crwybr cordierite neu diliau metel, gyda chludwyr alwmina gweithredol wedi'u llwytho â chydrannau gweithredol metel gwerthfawr ac ocsidau cyfansawdd pridd prin neu ocsidau metel daear alcali neu alcalïaidd fel ychwanegion, wedi'u malu i mewn i slyri fel deunydd cotio, wedi'i orchuddio ar y swbstrad trwy broses sychu, actifadu arbennig, a'i baratoi trwy broses sychu, actifadu arbennig.
(2) Rôl a Dylanwad Alwmina
Mae rôl alwmina gweithredol mewn trawsnewidyddion catalytig tair ffordd yn gwasanaethu fel cludwr ar gyfer cydrannau gweithredol metel gwerthfawr i sicrhau eu gwasgariad uchel ac fel cydran o'r deunydd cotio i ddarparu arwynebedd arwyneb penodol uchel, cynnal adlyniad da a chyfateb â'r swbstrad ceramig, ac atal datgysylltu cotio a thrawsnewid cam. Ar hyn o bryd, yr alwmina gweithredol a ddefnyddir amlaf yw AOS, sydd ag arwynebedd arwyneb penodol mawr, dosbarthiad mandwll cymedrol, ac ymwrthedd da i sintering. Fodd bynnag, mae -Al2O3 yn gyfnod metasefydlog ac mae'n dueddol o drawsnewid a sintro fesul cam ar dymheredd uchel, gan arwain at -gyfnod sefydlog a brashau gronynnau, gan arwain at ostyngiad sylweddol mewn arwynebedd arwyneb penodol, a thrwy hynny effeithio ar wasgariad metelau gweithredol ar ei wyneb a lleihau perfformiad y catalydd neu hyd yn oed ddadactifadu. Ar ben hynny, mewn awyrgylch ocsideiddio tymheredd uchel o 800 ~ 900 gradd , bydd y cotio Al2O3 - yn adweithio â'r gydran weithredol Rh i ffurfio halwynau alwminiwm anweithredol, gan leihau gweithgaredd y catalydd hefyd.
Er mwyn gwella sefydlogrwydd tymheredd uchel yr alwmina gweithredol cotio ac atal ei grynhoad a'i drawsnewidiad fesul cam, y dull cyffredin presennol mewn diwydiant yw ychwanegu elfennau metel anwerthfawr megis pridd prin neu fetelau trosiannol at -Al2O3. Mae gan elfennau prin y ddaear gregyn electron 4f heb eu llenwi, lefelau egni electronau cyfoethog ac anarferol, a llawer o eiddo optegol, trydanol, magnetig a niwclear rhagorol, ynghyd â'u priodweddau cemegol gweithredol iawn, gallant ffurfio amrywiol ddeunyddiau newydd gyda gwahanol gategorïau, swyddogaethau, a defnyddiau gydag elfennau eraill. Mae gan gatiau elfennau daear prin radii ïon yn llawer mwy nag Al3+, a all godi'r tymheredd trawsnewid cam o - Al2O3, atal trylediad O2{- neu Al{{{{{-}), a thrwy hynny wella ymwrthedd sintro tymheredd uchel yr alwmina gweithredol cotio, a chynnal ei arwynebedd arwyneb penodol uchel. Mae astudiaethau wedi dangos, wrth sefydlogi strwythur alwmina gweithredol, y gellir ychwanegu elfennau daear prin megis La, Pr, Nd, a Ce, yn ogystal â metelau daear alcalïaidd Ba, Sr, a Ca, ac ati. Mae ymwrthedd sintering tymheredd uchel alwmina gweithredol yn gysylltiedig â maint radii ïon elfen ddaear prin i ryw raddau, a chyflawnir yr effaith sefydlogi well gyda radii ïon mwy. Felly, La yw'r addasydd gwell. Bydd La-alwmina gweithredol wedi'i addasu yn ffurfio LaAlO3 math perovskite ar yr wyneb, a bydd y LaAlO3 cnewyllol yn cael ei osod ar gorneli dellt Al2O3, a thrwy hynny wella sefydlogrwydd thermol ac arwynebedd arwyneb penodol alwmina ac atal ei drawsnewid i'r cyfnod.
Rôl deunyddiau catalytig daear prin mewn trawsnewidyddion catalytig tair ffordd ar gyfer puro gwacáu ceir, yn enwedig swyddogaeth storio a rhyddhau ocsigen cerium ocsid yn y catalydd. Mae gan Cerium ddau gyflwr ocsidiad, Ce4+ gyda radiws ïon o 0.97 Å a Ce3+ gyda 1.03 Å. Wrth i'r cynnwys ocsigen yn y system adwaith newid yn ail, mae Ce4+ a Ce3+ yn y catalydd hefyd am yn ail, hy, pan fo'r cynnwys ocsigen yn uchel, mae Ce3+ yn cael ei drawsnewid i Ce4+, ac mae'r catalydd yn arsyllu ac yn storio mwy o ocsigen o'r system adwaith; pan fo'r cynnwys ocsigen yn isel, mae Ce4+ yn cael ei drawsnewid i Ce3+, ac mae'r catalydd yn rhyddhau mwy o ocsigen i'r system adwaith. Mae rôl cerium ocsid hefyd yn cynnwys sefydlogi arwynebedd penodol a strwythur mandwll cludwyr alwmina, cynnal gwasgariad da cydrannau gweithredol metel gwerthfawr, gwella gweithgaredd a gwrthiant i wenwyn sylffwr a phlwm y catalydd, ac ati.
Gall alwmina perfformiad uchel gynyddu arwynebedd arwyneb penodol y catalydd a gwasgariad gronynnau metel gwerthfawr, sicrhau gwasgariad uchel o ronynnau metel gwerthfawr, a gwella'n sylweddol sefydlogrwydd tymheredd uchel alwmina ar ôl ei addasu trwy ychwanegu rhywfaint o ocsid daear prin neu addasu wyneb alwmina gan ocsid daear prin. Ar ôl cymysgu a malu metelau gwerthfawr yn llawn gyda'r cludwr alwmina perfformiad uchel uchod, mae ocsid daear prin gyda thymheredd uchel a pherfformiad storio ocsigen uchel, cydrannau ychwanegyn eraill, a dŵr wedi'i ddad-ïoneiddio, yna cotio, sychu, calchynnu ac actifadu yn cael eu cynnal, ac mae gan y catalydd puro tair ffordd a gafwyd berfformiad rhagorol a gall ddisodli cynhyrchion catalydd a fewnforiwyd. Alwmina yw'r cludwr cotio catalydd a ddefnyddir yn fwyaf eang, ond mae problem sefydlogrwydd thermol Al2O3 wedi plagio pobl ers tro, yn enwedig mewn amgylcheddau adweithio â thymheredd uchel a phresenoldeb anwedd dŵr, mae Al2O3 yn dueddol o drawsnewid a sinteru cyfnod, gan arwain at ddatblygiad sefydlog -cyfnod a gronynnau, gan arwain at ostyngiad sylweddol yn yr arwynebedd llwythi penodol. Felly, mae ymchwil a datblygu deunyddiau cludo alwmina â sefydlogrwydd tymheredd uchel ac arwynebedd penodol mawr yn dechnolegau allweddol ar gyfer datblygu cenhedlaeth newydd o gatalyddion puro gwacáu modurol. Yn ogystal, mae Tsieina yn brif gynhyrchydd daearoedd prin, a sut i ddatblygu ei fanteision mewn daearoedd prin a datblygu catalyddion puro gwacáu modurol tair ffordd sy'n seiliedig ar ddaear brin gyda pherfformiad gwell, gan ddisodli catalyddion metel gwerthfawr â daearoedd prin rhad, fydd cyfeiriad datblygu newydd ar gyfer catalyddion gwacáu modurol gyda rhagolygon eang.
Catalyddion Math -Catalyddion Math eraill
Yn ogystal â'r math cyntaf o gatalyddion math megis trawsnewidyddion catalytig tair ffordd ar gyfer puro gwacáu ceir, trawsnewidyddion catalytig pedair ffordd ar gyfer puro gwacáu cerbydau diesel, trawsnewidyddion catalytig ar gyfer dadsylffwreiddio a dadnitreiddiad nwy gwastraff diwydiannol, a chatalyddion trosi VOC, mae yna ail fath o gatalydd metel preg-deip megis catalydd Pityatal {1} wedi'i orchuddio ar electrodau celloedd tanwydd a haenau nano-alwmina ar wahanwyr batris lithiwm. Oherwydd bod y cludwyr ar gyfer y catalyddion Pt a ddefnyddir mewn celloedd tanwydd yn bennaf yn ddeunyddiau carbon megis graffit, a'r deunyddiau nano alwmina wedi'u gorchuddio ar wahanwyr batri ion lithiwm.