汽车尾气处理用陶瓷触媒转化器 为了控制汽车的废气污染,降低一氧化碳、黑烟及其他有毒气体的排放,下面我们一起来看看汽车尾气净化器的原理和应用详情介绍。
汽车尾气净化器的原理和应用详情介绍
随着汽车产量的猛增,汽车排放的尾气成了流动的污染源,对大气的危害十分严重。美国每年由汽车向大气排放的污染物高达2~2.13亿吨。日本每年由汽车向大气排放的污染物亦达600万吨。汽车排放废气中的CO、HC、NOx、铅化物和硫化物等成分对人体危害极大。为了消除这一严重的社会公害,美、欧、日等国家和地区相继制定了严格排放法规。因此,治理或控制汽车尾气排放,已成为全球保护环境急待解决的重大课题。
所谓汽车尾气净化就是采取种种有效措施,减少污染物的排放和使排放废气中的CO、HC、NOx分别被氧化或还原,生成无毒的CO2、H2O、NOx:。
一般来说,实现汽车尾气净化有两种方法:即发动机内部控制和发动机外部净化。机内控制就是利用发动机本身工作过程来降低汽车排放污染物,它是汽车排放控制的主要方法之一。世界各国汽车生产厂家在化油器和发动机方面分别采取了很多措施,如电控燃油喷射、氧传感器控制技术等,所有这些措施对减少汽车排放污染物都有一定效果,但作用有限,甚至有的还会对发动机的动力性和经济性带来一些不利的影响。而与之相比,装有尾气净化器的发动机外部净化有着独特的优点,格外人注目,成为当前解决汽车排放污染最重要的手段之一,亦是影响汽车工业发展的重要问题。因此,一些主要汽车生产厂家都在开发和采用较为先进的尾气净化器。全世界装有尾气净化器汽车的产量在逐年增加,如:1990年全球装有尾气净化器汽车的产量达2800万辆,占当年世界汽车总销量(4827万辆)的58%。
众所周知,尾气净化器的核心部分是催化剂,其工作原理是利用排放废气中残余的氧和排气温度,在催化剂表面进行氧化、还原反应,使有害物质CO、HC和NO。转变成无毒害的CO2、H2O和N2,从而减少了对环境的污染。通常,使用带排气氧传感器闭环控制的电控燃油喷射系统加上三效尾气净化器,可使排放废气中的CO下降96%,HC下降97%,NOx。下降76%左右。
催化净化装置的结构较为简单,主要由载体和催化剂两部分组成,即在蜂窝载体骨架(又称第一载体上涂上活性氧化铝壳层(又称第二载体);最后涂上催化剂材料。蜂窝载体材料有陶瓷和金属两种。实际上A12O3,载体与催化剂是不再分层的,一起组成活化涂层。活化涂层是由A12O3、适量的起稳定表面积作用的金属氧化物(CeO2、La2O3、ZrO2等)及弥散在涂层内的贵金属等具有催化活性的金属组成。一般涂层厚度为25~100μm,占整个载体质量的5~20%。
贵金属催化剂
目前国外广泛开发应用的催化剂基本上是由铂(Pt)、铑(Rh)等贵金属组成的。该催化剂虽具有活性高、净化效果好、寿命长等优点,但是造价相当于一辆汽车的十二分之一,极为昂贵;尤其是Pt、Rh等受到资源限制。对净化NOx起主要作用的是铑,目前用于汽车催化剂的铑约占世界产量的80%,予计今后供应将呈现紧张状态。
为了缓解Pt特别是Rh的供应与需求之间的矛盾,广泛使用价格相对便宜的钯,开发了Pt、Rh和Pd组成的催化剂以及钯催化剂。日本开发出一种用于汽车尾气净化的三元催化净化装置,它仅用钯代替传统用铂、铑催化剂。这种新开发的钯催化剂,已进行了特殊使用寿命和可靠性试验,井于1994年1月后在一些小汽车上使用。钯是一种高性能催化剂,但其工作条件的范围较狭窄,而通过新技术的开发,这一不足己得到弥补。
尾气净化器使用的基本条件
国外经验表明,汽车排气机外净化措施必须建立在机内净化的基础上,不是任何超标排气都能通过机外净化而达标的,其基本条件是: (1)采用尾气净化器,必须使用带有排气氧传感器闭环控制的电控燃油喷射系统,这样才能使催化剂起三元净化作用。
(2)尾气净化器的使用应建立在机内净化技术充分发挥作用和元铅汽油广泛应用基础上。
(3)尾气净化器必须与不同车型进行匹配,既要达到净化效果,又要保证其动力性和经济性。
(4)尾气净化器不但要有良好的初始活性,而且还要经得起寿命试验的考验,即在行驶8万km甚至16万km后,仍可保证对HC、CO和NOx的净化率达80%以上。而国外正在朝着使尾气净化器与汽车同样寿命的目标努力。
(5)在尾气净化器与发动机相匹配的前提下,应尽量减小体积,以便于安装和降低成本。