一种包括电化学电池的排气处理装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种包括电化学电池的排气处理装置。提供了用于排气处理装置的方法和系统。在一个示例中，排气处理装置包括电化学电池，该电化学电池具有第一电极、第二电极和设置在第一电极和第二电极之间的电解质，其中，电化学电池被配置为将排气中的如一氧化氮的第一污染物质转化为如二氧化氮的第二污染物质，使得离开排气处理装置的排气中的第二污染物质的浓度相对于进入排气处理装置的排气增加。

An exhaust treatment device including an electrochemical battery

【技术实现步骤摘要】
一种包括电化学电池的排气处理装置相关申请的交叉引用本申请要求于2018年2月7日提交的英国专利申请号1801983.6的优先权。出于所有目的，上述申请的全部内容通过引用并入本文。
本说明书总体上涉及改善第二排气处理装置的性能的第一排气处理装置。
技术介绍
现代机动车辆的排气系统可包括多个排气处理装置，每个排气处理装置被配置为在从车辆排气系统排放之前降低排气中的一种或多种污染物质的浓度。排气处理装置可包括催化剂，诸如铂族金属催化剂、金属氧化物催化剂、沸石催化剂或其它所需催化剂，这取决于待反应的污染物种类。催化剂可以增加化学反应的速率，通过该化学反应，一种或多种污染物质在排气处理装置内被氧化、还原和/或捕获。特定排气处理装置的性能(例如，在排气处理装置内发生的化学反应的速率)可取决于设置在排气处理装置内的催化剂的类型、暴露于排气的催化剂的表面积以及通过排气处理装置的排气的特性(诸如它们的温度)中的一者或多者。此外，在每个排气处理装置内发生的化学反应的速率可取决于排气中特定污染物质的浓度。污染物质的浓度可以根据机动车辆的发动机的工况而变化。另外，特定污染物质的浓度可取决于布置在特定排气处理装置上游的排气处理装置的操作。因为在制造期间选择催化剂并将其施加到排气处理装置内的基材/衬底(substrate)，所以排气处理装置的性能可能无法独立于机动车辆操作期间发动机的操作而进行调节(例如，以确保排气处理装置和布置在排气处理装置下游的任何其它排气处理装置有效地操作)。此外，因为排气处理装置的性能取决于催化剂的可用性以催化化学反应，所以可能难以用特定的排气处理装置诊断故障或识别何时不能有效地操作。
技术实现思路
在一个示例中，上述问题可以通过一种排气系统来解决，该排气系统包括：排气通道，该排气通道包括在第一排放控制装置上游的第一排气处理装置，还包括在第一排放控制装置下游且在第二排放控制装置上游的第二排气处理装置，并且其中第一和第二排气处理装置被可以被配置为增加NO2的浓度。以这种方式，当下游排放控制装置请求时，排气处理装置可以选择性地增加NO2浓度。作为一个示例，每个排气处理装置可包括电化学电池(cell)，该电化学电池包括阳极和阴极。氧离子可以从阴极流向阳极，这可导致接触阳极的排气中的含氮化合物(例如，一氧化氮，NO)的氧化。通过这样做，离开排气处理装置的NO2浓度可以高于进入排气处理装置的NO2浓度。增加的NO2浓度可以用在下游排放控制装置中，在该下游排放控制装置中，NO2可以增强排气流中污染物的氧化、还原和/或捕获。应当理解，提供以上
技术实现思路
是为了以简化的形式介绍在详细描述中进一步描述的一些概念。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围由随附的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。附图说明图1示出了包括在混合动力车辆中的发动机的示意图。图2示出了排气处理装置的示意性侧剖视图。图3示出了排气处理装置的示意性侧剖视图的另一个实施例。图4示出了排气处理装置的示意性侧剖视图的进一步实施例。图5示出了一种经由排气处理装置处理排气的方法。图6示出了排气处理系统的示意图。图7示出了一种用于调节一个或多个排气处理装置的操作的方法。图8示出了说明施加到排气处理装置的电压与NO2:NOx的比率之间的关系的曲线图。具体实施方式以下描述涉及用于包括至少一个排气处理装置的排气系统的系统和方法。排气处理装置的实施例在图1、图2和图3中示出。排气处理装置可包括布置在阴极和阳极之间的电化学电池。氧离子(例如，O2-)可以从阴极流向阳极，其中氧离子可以氧化与阳极接触的排气中的氮物质。例如，一氧化氮和其它较少氧化的氮物质可以转化为NO2，使得离开排气处理装置的NO2的浓度可以高于进入排气处理装置的NO2的浓度。用于选择性地启动排气处理装置的方法在图4和图7中示出。如图5和图6所示，排气处理装置可以被布置在车辆的排气通道中。其中，多个排气处理装置可沿排气通道布置。排放控制装置可以被布置在相邻的排气处理装置之间。以这种方式，排气处理装置和排放控制装置可以交替。每个排气处理装置可以独立地启动，使得对于在排放控制装置正下游的NO2浓度可以升高。基于施加到排气处理装置的电压的NO2:NOx之间的比率在图8中示出。图1-图3和图5-图6示出了具有各种部件的相对定位的示例配置。如果被示为彼此直接接触或直接联接，则这些元件在至少一个示例中可以分别被称为直接接触或直接联接。类似地，在至少一个示例中，被示为彼此邻接或相邻的元件可以分别彼此邻接或彼此相邻。作为一个示例，被置放成彼此共面接触的部件可以被称为共面接触。作为另一个示例，在至少一个示例中，可以将彼此分开地定位其间仅有空间而没有其它部件的元件被如此称之。作为又一个示例，被示为相对于彼此在彼此的上/下、在彼此的相对侧或在彼此的左/右侧的元件可以被如此称之。此外，在如图所示的至少一个示例中，最顶部元件或元件的最顶部点可以被称为部件的“顶部”，以及最底部元件或元件的最底部点可以被称为部件的“底部”。如本文所用，顶部/底部、上部/下部、上/下可以相对于附图的垂直轴线并且用于描述附图的元件相对于彼此的定位。因此，在一个示例中，被示为在其它元件上方的元件垂直地定位在其它元件的上方。作为又一个示例，附图中描绘的元件的形状可以被称为具有那些形状(例如，诸如圆形、直线形、平面形、弯曲形、圆角形、倒角形、成角度的等)。此外，在至少一个示例中，被示为彼此交叉的元件可以被称为交叉元件或彼此交叉。此外，在一个示例中，被示为在另一元件内的元件或被示为在另一元件外部的元件可以如此称之。应当理解，被称为“基本相似和/或相同”的一个或多个部件根据制造公差(例如，在1-5％的偏差内)彼此不同。根据本公开的一个实施例，包括电化学电池的排气处理装置沿着排气通道布置，所述电化学电池具有第一电极、第二电极和设置在第一电极和第二电极之间的电解质。电化学电池可以被配置为将排气中的一氧化氮转化为二氧化氮，使得离开排气处理装置的排气中的二氧化氮的浓度相对于进入排气处理装置的排气增加，在排气处理装置中，布置了电化学电池的第一电极和第二电极，使得排气与第一和第二电极接触。第一和第二电极可以被布置成使得在第一电极处的反应产物的浓度在排气接触第二电极时比排气离开第一电极时要低。换句话说，第一和第二电极可以被布置成使得到达第二电极的例如排气中的二氧化氮的浓度低于离开第一电极的例如排气中的二氧化氮的浓度。第二电极可以相对于排气流方向布置在第一电极的下游。附加地或另选地，离开第一电极的排气可以被引导远离第二电极。附加地或另选地，第二电极可以被布置在基本上停滞流动的区域中。第一和第二电极可以被布置成使得第二电极上的排气流速小于第一电极上的排气流速。排气处理装置可包括具有用于排气的入口和出口的管道。电化学电池可以至少部分地布置在管道内。电化学电池的第一电极可以被布置在管道内。第二电极也可以被布置在管道内。排气处理装置可包括施加到第一电极和/或第二电极的催化剂涂层(例如贵金属催化剂)，诸如铂族金属催化剂。电解质可以被配置为引导氧离子通过电解质。电解质可包括固体电解质，诸如锆基电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种排气系统，其包括：排气通道，其包括在第一排放控制装置上游的第一排气处理装置，并且还包括在所述第一排放控制装置下游且在第二排放控制装置上游的第二排气处理装置，其中所述第一排气处理装置和所述第二排气处理装置被配置为增加NO2的浓度。

【技术特征摘要】
2018.02.07 GB 1801983.61.一种排气系统，其包括：排气通道，其包括在第一排放控制装置上游的第一排气处理装置，并且还包括在所述第一排放控制装置下游且在第二排放控制装置上游的第二排气处理装置，其中所述第一排气处理装置和所述第二排气处理装置被配置为增加NO2的浓度。2.根据权利要求1所述的排气系统，其中，所述第一排气处理装置与所述第二排气处理装置相同，并且其中所述第一排气处理装置和所述第二排气处理装置中的每者包括具有阴极和阳极的电化学电池，并且其中氧离子从所述阴极流向所述阳极。3.根据权利要求2所述的排气系统，其中，所述阳极被布置在所述排气通道中，并且所述阴极被布置在所述排气通道的外部。4.根据权利要求2所述的排气系统，其中，所述阴极和所述阳极被布置在所述排气通道中，并且其中所述阳极相对于排气流的方向位于所述阴极的上游，并且其中壁布置在所述阴极和所述阳极之间，所述壁被成形为引导排气围绕所述阴极流动并远离所述阴极流动。5.根据权利要求2所述的排气系统，其中，当所述排气中的NO接触所述阳极时，所述阳极增加NO2的所述浓度。6.根据权利要求1所述的排气系统，其中，所述第一排放控制装置为氧化催化剂、稀NOx捕集器或两者。7.根据权利要求1所述的排气系统，其中，所述第二排放控制装置为微粒过滤器或选择性催化还原装置中的一者。8.根据权利要求1所述的排气系统，还包括：在所述第二排放控制装置下游且在第三排放控制装置上游的第三排气处理装置，并且其中所述第一排放控制装置为稀NOx捕集器上游的氧化催化剂的组合，所述第二排放控制装置为微粒过滤器，以及所述第三排放控制装置为选择性催化还原装置。9.一种系统，其包括：排气通道，其被成形为接收来自发动机的排气；布置在所述排气通道中的多个排气处理装置，所述多个排气处理装置的排气处理装置包括电化学电池，所述电化学电池包括阴极和阳极，并且其中氧离子从所述阴极流向所述阳极；第一排放控制装置，其包括在NOx吸附器上游的氧化催化剂，其中，所述第一排放控制装置位于所述多个排气处理装置的第一排气处理装置的下游；第二排放控制装置，其包括微粒过滤器，其中所述第二排放控制装置位于所述多个排气处理装置的第二排气处理装置的下游，并且其中所述第二排气处理装置位于所述第一排放控制装置的下游；第三排放控制装置，其包括选择性催化还原装置，其中所述第三排放控制装置位于所述多个排气处理装置的第三排气处理装置的下游，并且其中所述第三排气处理装置位于所述第二排放控制装置的下游；以及控制器，其上存储有计算机可读指令，当所述计算机可读指令被执行时，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·卡柏拉利，P·G·伊斯威特，A·比利，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US