一種電驅(qū)動(dòng)尾氣后處理裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種電驅(qū)動(dòng)尾氣后處理裝置，屬于汽車尾氣后處理行業(yè)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，全球面臨能源和環(huán)境的綜合挑戰(zhàn)。在傳統(tǒng)汽車的排放達(dá)標(biāo)的技術(shù)手段選擇方面，人們?nèi)匀幻媾R不少的難題，例如，如何選擇后處理裝置進(jìn)行尾氣中有害物質(zhì)的去除。目前，用于汽車尾氣后處理的技術(shù)有適用于汽油機(jī)的三效催化器和適用于柴油機(jī)的氧化催化轉(zhuǎn)化器(D0C)、選擇性催化還原催化器(SCR)以及柴油機(jī)微粒捕集器(DPH等技術(shù)。
[0003]其中三效催化器可同時(shí)凈化⑶、NOX和HC，以達(dá)到較低排放。但此過程需在過量空氣系數(shù)為I的條件下才能達(dá)到最大效率。而柴油機(jī)的進(jìn)氣過量系數(shù)都大于I，因此無法使用三效催化器。
[0004]DOC能夠?qū)⑴艢庵械腃O和HC以及微粒中的SOF氧化為C02和H20。主要用Pt(Pd)和Pd(Pt)等貴金屬作為氧化催化劑。DOC可以促進(jìn)柴油機(jī)排氣中HC和CO的氧化，PM較難被DOC氧化，但DOC可通過氧化微粒中的HC來降低微粒排放。
[0005]SCR—般安裝在排氣管的消聲器中，主要作用是用于NH3與NOX的催化反應(yīng)，為其提供催化劑;在某些SCR還原劑噴射系統(tǒng)中，SCR催化器前一般會(huì)加裝尿素水解器，在催化器后還會(huì)加裝NH3氧化器，用以降低催化器后的氨逃逸。
[0006]DPF主要通過捕集的方式來降低柴油的顆粒物排放，在使用一段時(shí)間以后需要對(duì)其進(jìn)行再生。DPF的再生方式通常主要有兩種，分別為通過某種手段來提高DPF的溫度使微粒達(dá)到燃點(diǎn)進(jìn)行燃燒去除的主動(dòng)再生和通過某種手段來降低微粒的燃點(diǎn)使其自發(fā)燃燒去除的被動(dòng)再生。
[0007]綜上，目前使用的后處理裝置通常需要各個(gè)部分聯(lián)合，經(jīng)過多次處理才能將尾氣中多種有害成分除去，一般體積較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使汽車增重較多，不利于節(jié)能減排。因此，隨著排放法規(guī)的越來越嚴(yán)格，有必要開發(fā)新型的更加高效的后處理催化轉(zhuǎn)化裝置。
[0008]電化學(xué)驅(qū)動(dòng)反應(yīng)(EP0C)是指當(dāng)界面有固體電解質(zhì)作為支撐時(shí)，催化膜的活性和選擇性可以通過在所構(gòu)成的電化學(xué)體系中施加小的電壓或者電流來改變。電催化反應(yīng)是在電化學(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ)上，用催化材料作為電極或在電極表面修飾催化劑材料，從而降低反應(yīng)的活化能，提升電化學(xué)反應(yīng)的速率。這種現(xiàn)象又被稱為催化活性的非法拉第電化學(xué)修飾效應(yīng)(NEMCA)0
[0009]電催化反應(yīng)的速度不僅僅由催化劑的活性決定，而且還與界面電場及電解質(zhì)的本性有關(guān)。在已研究產(chǎn)生NEMCA效應(yīng)的催化體系中，催化反應(yīng)速率的增大可以達(dá)到16倍于通過的電流;誘導(dǎo)反應(yīng)速率高達(dá)70倍于原來的反應(yīng)速率。NEMCA效應(yīng)的發(fā)生和終止可以通過電源的開關(guān)來控制，因此NEMCA效應(yīng)為非均相催化提供了一條可逆控制并顯著增強(qiáng)催化活性的新途徑。
[0010]經(jīng)過檢索發(fā)現(xiàn)有很多與汽車尾氣處理相關(guān)的專利存在，例如，專利申請(qǐng)?zhí)枮?01110211619.3的‘一種汽車尾氣處理裝置’中，使用了顆粒捕集器和氧化催化器，并加裝了電子調(diào)節(jié)閥，減少了貴金屬的用量；申請(qǐng)?zhí)枮?01320059858.6的‘一種汽車尾氣處理器’中，將連接套、一氧化碳生成管、除塵管、三效催化管、煙氣縮小管、尾氣燃燒管和水封裝置依次連接，制成一種新型式的尾氣處理裝置；申請(qǐng)?zhí)枮?01220729990.9的‘骨架式汽車尾氣處理器’;申請(qǐng)?zhí)枮?01320028026.8的‘ 一種汽車尾氣處理裝置’；等等。沒有與本專利申請(qǐng)項(xiàng)相同或者近似的專利存在。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本實(shí)用新型的目的在于提供一種電驅(qū)動(dòng)尾氣后處理裝置，針對(duì)現(xiàn)有后處理裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、增重較大、催化劑效率較弱等諸多問題，通過調(diào)整反應(yīng)裝置兩極的電勢值可以調(diào)整催化反應(yīng)的效率，可同時(shí)去除多種氣體以及顆粒污染物。以減少車用后處理器的重量和體積，提高催化反應(yīng)效率，滿足越來越嚴(yán)格的排放要求。其結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，體積小，催化效率高，具有很高的實(shí)用價(jià)值。該裝置連接電源用于尾氣處理時(shí)可以通過調(diào)整兩端電勢進(jìn)行分批催化轉(zhuǎn)化汽車尾氣之中的有害成分。
[0012]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種電驅(qū)動(dòng)尾氣后處理裝置，由固體電解質(zhì)、導(dǎo)電骨架、還原型催化劑、氧化型催化劑以及可變電源構(gòu)成，其中可變電源可使用車載電源;其特征在于:首先分別將氧化型催化劑和還原型催化劑均勻涂覆在帶有電極引腳的多孔導(dǎo)電骨架上;然后，將分別涂覆有氧化型催化劑和還原型催化劑的兩片多孔導(dǎo)電骨架緊密貼合在多孔固體電解質(zhì)的兩側(cè);并裝配在密封的帶有進(jìn)氣口和排氣口的殼體內(nèi)，其電極引腳由殼體向外引出。
[0013]其中導(dǎo)電骨架是用來連接催化劑材料和電解質(zhì)，使之形成統(tǒng)一電極，以保證電子的供應(yīng)和轉(zhuǎn)移，導(dǎo)電骨架應(yīng)該為具備高的導(dǎo)電率和比表面積的金屬網(wǎng)狀材料，為多孔鉑電極，金、銀、銅網(wǎng)，泡沫鎳、銅。
[0014]其中封裝殼體內(nèi)側(cè)為3M蛭石隔熱墊進(jìn)行絕緣處理，殼體兩端應(yīng)有電極導(dǎo)線引出，使能夠外接電源。
[0015]其中外接電源的電壓調(diào)節(jié)范圍在0.1?1V之間。
[0016]本實(shí)用新型的積極效果在于:(I)該電驅(qū)動(dòng)尾氣催化反應(yīng)裝置能夠通過調(diào)整兩極之間的電勢來增強(qiáng)和減弱催化劑的催化效力，從而滿足不同工況下不同濃度尾氣的凈化需求。(2)該電驅(qū)動(dòng)尾氣催化反應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)簡單，主要由固體電解質(zhì)、導(dǎo)電骨架、還原型催化劑、氧化型催化劑和可變電源構(gòu)成，容易制作與實(shí)施。(3)該電驅(qū)動(dòng)尾氣催化反應(yīng)裝置質(zhì)量輕、體積小，有利于環(huán)保和節(jié)能減排，隨著排放法規(guī)越來越嚴(yán)格，現(xiàn)有的車用后處理裝備尤其是柴油車用后處理裝備種類越來越多，結(jié)構(gòu)也越發(fā)復(fù)雜，有時(shí)候?yàn)榱藵M足排放達(dá)標(biāo)，需要多種裝置共同作用才能實(shí)現(xiàn)，使汽車整備質(zhì)量增加巨大，這明顯增加了汽車的油耗，進(jìn)而與節(jié)能減排的方針背道而馳;而使用該電驅(qū)動(dòng)尾氣催化反應(yīng)裝置可以顯著減輕后處理裝置的質(zhì)量和體積，減少多余的能量損耗。(4)該裝置還可以作為現(xiàn)有后處理裝置的前級(jí)處理，將尾氣調(diào)整到最佳組分以使之后的后處理裝置達(dá)到最優(yōu)性能發(fā)揮。
【附圖說明】
[0017]圖1為電驅(qū)動(dòng)催化轉(zhuǎn)化裝置原理圖。
[0018]圖2為絲網(wǎng)印刷與打孔圖案樣片。
[0019]圖3為裝置零件分散圖。
[0020]圖4為裝置封裝以后效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步描述，如圖1所示，一種電驅(qū)動(dòng)尾氣后處理裝置，由固體電解質(zhì)、導(dǎo)電骨架、還原型催化劑、氧化型催化劑以及可變電源構(gòu)成，其中可變電源可使用車載電源;其特征在于:首先分別將氧化型催化劑I和還原型催化劑2均勻涂覆在帶有電極引腳4的多孔導(dǎo)電骨架5上;然后，將分別涂覆有氧化型催化劑I和還原型催化劑2的兩片多孔導(dǎo)電骨架5緊密貼合在多孔固體電解質(zhì)3的兩側(cè);并裝配在密封的帶有進(jìn)氣口和排氣口的殼體6內(nèi)，其電極引腳4由殼體6向外引出。
[0022 ]其中固體電解質(zhì)是指一種氧離子導(dǎo)體材料，如乾穩(wěn)定氧化錯(cuò)(YSZ )、鈧穩(wěn)定氧化錯(cuò)(SSZ )、鑭系化合物(LSCM)等。
[0023]其中導(dǎo)電骨架是用來連接催化劑材料和電解質(zhì)，使之形成統(tǒng)一電極，以保證電子的供應(yīng)和轉(zhuǎn)移，導(dǎo)電骨架應(yīng)該為具備高的導(dǎo)電率和比表面積的金屬網(wǎng)狀材料，如多孔鉑電極，金、銀、銅網(wǎng)，泡沫鎳、銅等。
[0024]其中還原型催化劑是指在外電路供給電子的情況下能將NOX等氣體進(jìn)行還原分解的材料，如貴金屬材料Rh、配合以稀土元素La、Ce、Zr氧化物的一種或幾種混合物等。
[0025]其中氧化型催化劑是指在外電路奪取電子的情況下能將碳?xì)浠衔铩OOT(主要成分為0、0)等氣體進(jìn)行氧化去除的材料，如?1:、？(1、411、48等貴金屬材料中的一種或幾種混合，堿土金屬M(fèi)n、Fe、N1、Cr、Co、稀土 La、Ce、Zr氧化物等。
[0026]其中封裝殼體是指能夠?qū)⑸鲜鲭婒?qū)動(dòng)反應(yīng)裝置在保證兩側(cè)電極不短路的情況下封裝起來并將兩極導(dǎo)線引出的裝置，封裝材料應(yīng)為不銹鋼材質(zhì)，殼體內(nèi)側(cè)使用3M蛭石隔熱墊進(jìn)行絕緣處理，殼體兩端應(yīng)有電極導(dǎo)線引出，使能夠外接電源。
[0027]其中外接電源是指能夠提供并調(diào)整電驅(qū)動(dòng)催化反應(yīng)裝置兩極之間電勢差的裝置，要求其電壓調(diào)節(jié)范圍在0.1?1V之間。
[0028]其中分批處理尾氣中有害成分是指在尾氣通過該電驅(qū)動(dòng)反應(yīng)裝置時(shí)，先對(duì)其進(jìn)行氧化處理，再對(duì)其進(jìn)行還原處理。所述的氧化處理，是指按照氣流的方向，先進(jìn)行氧化反應(yīng)，使CO、THC、SOOT、NO進(jìn)行氧化，分別生成最終氧化物CO2和NO2，然后在進(jìn)行還原反應(yīng)，使NO2還原成N2。
[0029]當(dāng)尾氣流經(jīng)該裝置時(shí)，首先與陰極氧化型催化劑接觸，通過調(diào)整電極引腳4兩端電壓，使其中的C0、HC以及PM等污染物氧化除去，剩余的尾氣透過網(wǎng)孔進(jìn)入另一側(cè)到達(dá)陽極還原型催化劑處，將其中的NOX等污染物還原分解除去。最后，被凈化的尾氣再排入大氣之中。
[0030]將YSZ素坯裁剪成尺寸為160 X 160mm的方形樣片，備用。用Pt漿和N1配制氧化型催化劑漿料，用Rh漿和氧化鑭配制還原型催化劑漿料。采用絲網(wǎng)印刷法將兩種漿料分別印刷在剪裁好的樣片兩側(cè)，印刷位置尺寸為居中150X 150mm。然后將印刷好的樣片放入打孔機(jī)中打孔，如附圖2所示。之后，將樣片放入高溫爐中燒結(jié)制成所需固體電解質(zhì)材料。
[0031]裁剪2片泡沫鎳作為導(dǎo)電骨架，尺寸為160X 160mm，制作封裝殼體，將泡沫鎳和固體電解質(zhì)體按順序裝入殼體之中如附圖3所示。并用極耳將泡沫鎳從兩側(cè)引出。得到一種電驅(qū)動(dòng)尾氣催化反應(yīng)裝置，如圖4所示。
[0032]使用微反系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行測試，氣室溫度為300°C，模擬尾氣使用濃度500ppm的CO，以他作為載氣，以五氣體分析進(jìn)行測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電壓調(diào)整為3V時(shí)，對(duì)CO轉(zhuǎn)化率為72%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電驅(qū)動(dòng)尾氣后處理裝置，由固體電解質(zhì)、導(dǎo)電骨架、還原型催化劑、氧化型催化劑以及可變電源構(gòu)成，其中可變電源可使用車載電源;其特征在于:首先分別將氧化型催化劑和還原型催化劑均勻涂覆在帶有電極引腳的多孔導(dǎo)電骨架上;然后，將分別涂覆有氧化型催化劑和還原型催化劑的兩片多孔導(dǎo)電骨架緊密貼合在多孔固體電解質(zhì)的兩側(cè);并裝配在密封的帶有進(jìn)氣口和排氣口的殼體內(nèi)，其電極引腳由殼體向外引出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電驅(qū)動(dòng)尾氣后處理裝置，其特征在于所述的封裝殼體內(nèi)側(cè)為3M輕石隔熱墊進(jìn)行絕緣處理。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種電驅(qū)動(dòng)尾氣后處理裝置，由固體電解質(zhì)、導(dǎo)電骨架、還原型催化劑、氧化型催化劑以及可變電源構(gòu)成，其中可變電源可使用車載電源；其特征在于：首先分別將氧化型催化劑和還原型催化劑均勻涂覆在帶有電極引腳的多孔導(dǎo)電骨架上；然后，將分別涂覆有氧化型催化劑和還原型催化劑的兩片多孔導(dǎo)電骨架緊密貼合在多孔固體電解質(zhì)的兩側(cè)；并裝配在密封的帶有進(jìn)氣口和排氣口的殼體內(nèi)，其電極引腳由殼體向外引出。其結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，體積小，催化效率高，具有很高的實(shí)用價(jià)值。該裝置連接電源用于尾氣處理時(shí)可以通過調(diào)整兩端電勢進(jìn)行分批催化轉(zhuǎn)化汽車尾氣之中的有害成分。
【IPC分類】F01N3/01, F01N3/28
【公開號(hào)】CN205172692
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520862735
【發(fā)明人】許德超, 崔龍, 王金興, 王丹, 米新艷, 安宇鵬, 張克金
【申請(qǐng)人】中國第一汽車股份有限公司
【公開日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2015年11月3日