天然气汽车尾气净化催化剂介绍
压缩天然气汽车尾气中仍然存在HC,CO和NOx三种污染物。压缩天然气汽车尾气的一个特点是HC和CO稍低于汽油车,但NOx(HC,CO和NOx三种污染物中毒性最大的)高于汽油车。如果对压缩天然气汽车尾气不进行净化,将导致NOx的排放超标,造成严重的环境问题。我国大城市在2007年来将大量的公交车和出租车改为天然气为燃料,结果造成空气中的NOx浓度比以前上升了30%。压缩天然气汽车尾气的另一特点是尾气中的HC主要为CH4,是HC中最为稳定的分子。同时也是其温室效应比CO2大几十倍的温室气体,同样是禁止排放的。所以,压缩天然气汽车尾气是必须净化的。对于压缩天然气汽车尾气,国家制定的排放标准与汽油车相同,但由于执行滞后才导致目前处于未净化状态。
净化压缩天然气汽车尾气涉及的化学反应为:
(1)CO + O2→CO2
(2)CH4+O2→CO2+H2O
(3)NOX+CO→CO2+N2
(4)NOX+CH4→CO2+H2O+N2
(5)NOX+H2→H2O+N2
(6)CO+H2O→CO2+H2
(7)CH4+H2O→CO2+H2O+N2
由于CH4属于最为稳定的HC化合物,其活化和转化困难。表现在CH4的自身氧化反应即反应(2)比一般HC化合物的氧化反应难度大;同时CH4和NOx的偶联反应即反应(3)比HC和NOx的偶联反应同样困难得多,导致NOx的转化难度大。所以,压缩天然气汽车尾气净化比汽油车尾气净化困难得多。净化汽油车尾气的三效催化剂用于压缩天然气汽车尾气是达不到净化要求的。
压缩天然气汽车尾气净化催化剂的科学技术特征如下:满足欧Ⅱ排放标准的尾气净化催化剂为三效汽车尾气净化催化剂为三效催化剂(TWC);满足欧Ⅲ及欧Ⅲ以上排放标准(包括欧Ⅳ,欧Ⅴ,欧Ⅵ和零排放)的催化剂由密偶催化剂(CCC)+ 三效催化(TWC)组成。压缩天然气汽车尾气净化催化剂的科学及技术特征如下:
三效催化剂(TWC):
(1)高性能稀土储氧材料的制备科学规律和技术
(2)耐高温高比表面材料的制备科学规律和技术
(3)贵金属及助剂的负载规律和技术
(4)耐久性涂层的制备规律和技术
密偶催化剂(CCC):
(1)耐高温高比表面材料的制备科学规律和技术
(2)贵金属及助剂的负载规律和技术
(3)耐久性涂层的制备规律和技术
以上表明,压缩天然气汽车尾气净化催化剂属于技术密集型产品。但技术源于科学,高水平的技术只能来源于高水平的基础科学研究。没有高水平的基础研究是不可能产生出上述技术的。在上述技术中,高性能稀土储氧材料的制备技术属于源头技术和核心技术,没有此项技术,NOx 和CH4的净化将会遇到很大困难。同时,只有上述技术的全面进步,才能制备出高性能的催化剂。
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