您现在的位置: 首页 > 网站导航收录 > 百科知识百科知识
汽车尾气对大气污染的影响有多大？
尾气,催化剂,蜂窝汽车尾气对大气污染的影响有多大？
发布时间：2020-12-06加入收藏来源：互联网点击：
以三效催化器为例，三效催化器是汽油车主流的机外控制技术，一般安装在汽油车的底盘上。三元催化器主要由载体、催化剂涂层和金属外壳等组成，其核心是具有蜂窝孔道结构的陶瓷圆柱体，因陶瓷不耐冲撞和震荡，所以外面封装铁壳，夹层为石棉衬垫以起到支撑和保护作用。催化剂就涂于陶瓷载体的孔道中，氧化铝“涂层”用于增加表面积提高效率。
催化剂本身一般是贵金属铂、钯和铑，在用于核心之前被纳入悬浮涂层，硫酸钡和稀土化合物如氧化铈锆固溶体、氧化镧和铪，被添加作为储氧材料、热和表面面积稳定剂。当汽油车尾气排放时，尾气流经三元催化器时，铂、钯促使碳氢化合物与一氧化碳发生氧化反应生成清洁的水蒸气、二氧化碳，铑促使氮氧化合物发生还原反应生成氮气、氧气，此外，催化剂还促使颗粒物中的SOF通过氧化反应生成二氧化碳、水。
柴油车与汽油车产生的尾气污染物成分不同，尾气处理需求各异。按燃料分类，柴油车NOx和PM排放量较高，2017年其排放的NOx占汽车排放总量的68.3%，PM超过汽车排放总量的99%；汽油车CO和HC排放量较高，2017年汽油车排放的CO占汽车排放总量的85.0％，HC占比为73.5%。
行行查，行业研究数据库 www.hanghangcha.com
为满足国六标准要求，汽油车除优化传统的TWC技术以提高CO、HC、NOx的处理效果，必须加装GPF，应对国六标准新增的对PM和PN的限值要求。柴油车则需要使用DOC+DPF+SCR+ASC的综合配置方案，强化对NOx和PM的处理效果使之达标。
国六标准要求PN的排放符合6*1011/km的限值要求，未安装GPF的汽油机PN 排放水平很难达标，故必须在三元催化器后加装GPF汽油颗粒捕捉器。GPF是降低汽油机排气中颗粒物排放的主流技术，由于低膨胀系数、抗热冲击性优，堇青石载体的GPF应用较为广泛。
相较于汽油车，柴油车的尾气成分更加复杂，NOx、颗粒物和黑烟排放十分突出，需要使用的催化剂种类较多。为应对国六，柴油尾气控制的方案为车辆排放的尾气依次经过DOC、DPF、SCR、ASC排出达到净化去除尾气中污染物的效果。
目前，国内重型柴油车主要采用尿素SCR技术降低氮氧化合物，该系统主要包括催化剂、尿素喷射系统以及各种传感器。尿素喷嘴将尿素水溶液定量地喷入排气管中，尿素经分解生成氨气，氮氧化合物在SCR 催化剂表面被氨气还原生成氮气，这样就达到处理氮氧化合物的效果。由于排放标准对氮氧化合物的要求特别严格，所以一般会采用较多的尿素喷射量，为减少氨气的排放，使用ASC氨泄露催化器配合SCR，装置在SCR后面，通过催化氧化作用降低SCR后端排气中泄漏的NH3。
行行查，行业研究数据库 www.hanghangcha.com
国六标准已经实施，相较国五标准对氮氧化合物以及颗粒物的标准提高最为严格，可为各类催化器尤其是SCR、DPF、ASC等装置带来发展机遇。国五改国六对材料厂商的机遇主要体现在：1）重型柴油车需使用沸石型SCR催化剂，打开国内沸石分子筛市场空间；2）催化装置更为复杂，蜂窝陶瓷、氧化铝涂层等基础材料用量面临大幅增长机遇。
（1）沸石分子筛是分子筛SCR的核心催化材料
分子筛是一类具有均匀微孔，主要由硅、铝、氧及其它一些金属阳离子构成的吸附剂或薄膜类物质，其孔径与一般分子大小相当，据其有效孔径来筛分各种流体分子。沸石分子筛是指那些具有分子筛作用的天然及人工合成的晶态硅铝酸盐，广泛应用于石油化工、环保、生物工程、食品工业、医药化工等领域。沸石分子筛具有吸附性能、离子交换性能和催化性能。
沸石分子筛具有独特的规整晶体结构，其中每一类都具有一定尺寸、形状的孔道结构，并具有较大比表面积。大部分沸石分子筛表面具有较强的酸中心，同时晶孔内有强大的库仑场起极化作用,因而成为性能优异的催化剂。沸石分子筛作为催化剂或催化剂载体时，晶孔和孔道的大小和形状可以对催化反应起选择性作用，对反应方向起主导作用，呈现择形催化性能。
行行查，行业研究数据库 www.hanghangcha.com
应用于柴油发动机尾气后处理的SCR催化剂以钒基催化剂和沸石催化剂为主。柴油机排放控制系统中的柴油微粒过滤器加热再生会使尾气温度达到650°C以上，正常的柴油引擎中的尾气温度在低负荷下是150-250°C、高负荷下是200-350°C，燃料利用率高的先进柴油机的尾气温度可能会更低。目前广泛使用的钒基催化剂在550°C以上活性会快速下降、且具有生物毒性，柴油机尾气催化要求使用更具有水热稳定性的不易失活的催化剂。
在DPF与SCR耦合模式下，DPF装置位于SCR装置前，由于DPF主动再生会产生短时高温导致钒基催化剂失活,沸石型分子筛的转化效率则更高。采用铜铁复合的沸石催化剂可以提高尾气净化效果,综合铜、铁沸石催化剂分别在低温和高温性能好的优点。国六标准下对于柴油机NOx和颗粒物方面的排放标准非常严格， 原先采用钒基SCR即可满足国四、国五的排放要求，但是要满足国六排放要求，需要使用沸石型分子筛作为SCR的催化剂，并且装置CSF(DPF)强化颗粒物的捕集。（2）蜂窝陶瓷是尾气催化器应用最广泛的载体材料蜂窝陶瓷是一种多孔性的工业用陶瓷，其内部是许多贯通的蜂窝形状平行通道，具有热膨胀系数小、气孔率高等特性。应用于机动车尾气排放控制的主要是低表面积陶瓷载体，其具有较高机械强度和抗热冲击性能，较高温度下可以长时间使用，制作材料有莫来石、尖晶石、锆英石、钛酸铝反受堇青石等。因热膨胀系数几乎为零、温度急剧变化下架构与机械性能相对稳定，堇青石是目前主流的尾气催化用蜂窝陶瓷材料（2MgO•2Al2O3•5SiO2）。堇青石一般由滑石、高岭土和氧化铝等为原料合成，经挤出成型后制造出陶瓷整体式载体。
蜂窝陶瓷载体大致分为直通式和壁流式两类。其中，直通式蜂窝陶瓷可用于汽油车或者柴油车尾气排气管中以减少尾气排放；壁流式蜂窝陶瓷用于柴油机或柴油车尾气排气管中，通过过滤掉尾气中的碳烟颗粒，进而达到消除黑烟的效果。以柴油机为例，DOC、SCR使用直通式蜂窝陶瓷载体，而DPF则使用壁流式蜂窝陶瓷载体。
（3）氧化铝是涂覆催化器载体的涂层材料蜂窝陶瓷整体式载体比表面积较小，不能有效实现气-固接触，一般会在其壁上涂覆一层多孔物质以负载催化活性组分，通常选用氧化铝及其与其他氧化物的混合物。在氧化铝的各晶型中，γ-Al2O3具有较强吸附能力和大比表面积，是目前主要使用的涂层材料。γ-Al2O3涂层一般占载体重量的5-15％，涂覆氧化铝涂层可使载体比表面积增大到50-150m2/g以上，从而提供催化剂足够大的表面积，确保催化反应高效进行。但是γ-Al2O3热稳定性较差，高于1000°C时会相变成比表面很小（＜10 m2/g）的α-Al2O3，催化剂活性将会下降。因此为防止γ-Al2O3高温劣化，通常加入Ce、La、Ba、Sr、Zr等稀土或碱土元素氧化物作为助剂增强热稳定性能。
行行查，行业研究数据库 www.hanghangcha.com
上一篇：裸辞是一种怎么样的体验？
下一篇：返回列表
相关链接 |
||
| 网友回复（共有 0 条回复） |