蓝钻材料在柴油颗粒捕集器再生中的应用制造技术

本发明专利技术公开了蓝钻材料在柴油颗粒捕集器再生中的应用，利用蓝钻材料作为阳极材料，水作为电解质，在一定的通电条件下，电解水的同时对柴油颗粒捕集器(DPF)内部进行冲洗，由于通电后在水中生成了大量的强氧化性物质，能够有效地使DPF的颗粒物溶解脱落，经过冲洗后带走，从而实现DPF再生，氧化效率、再生效率更高，且无需高耗能加热的同时，也不会引起DPF内过滤体破损，还不会产生环境污染物，在进行DPF再生处理后还会重新还原成水，可以循环使用，不会造成浪费，然后吹干即可，后处理简单，不破坏原来的金属涂层，利用水就可以实现DPF再生，无需其他化学试剂，成本低，安全方便，也不会对DPF内部催化剂造成损害。DPF内部催化剂造成损害。DPF内部催化剂造成损害。

【技术实现步骤摘要】
蓝钻材料在柴油颗粒捕集器再生中的应用


[0001]本专利技术涉及柴油机DPF再生
，更具体地，涉及蓝钻材料在柴油颗粒捕集器再生中的应用。

技术介绍

[0002]在柴油机排放的污染物中包括一种碳颗粒(PM)，DPF(Diesel Particulate Filter
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柴油颗粒捕集器)用于捕捉废气中的碳颗粒，其中，在DPF内积聚碳颗粒过多时，会导致发动机排气背压不断增加，当排气背压增加超过一定限值时发动机的油耗增加、动力性下降，此时就必须去除沉积的颗粒物才能维持颗粒捕集器及发动机的正常工作，而这个过程就称之为捕集器DPF再生。
[0003]根据颗粒捕集器的再生原理差异，可将再生技术分为主动再生与被动再生两大类。其中被动再生是通过涂覆于颗粒捕集器过滤体(载体)上的催化剂，借助排气内热能，以及废气中的氧化性气体组分(例如：氧气、二氧化氮)，对堆积于过滤体内的颗粒物进行氧化，从而达到再生的效果。被动再生无需借助发动机及汽车的其他装置即可实现再生，但是由于受催化剂的起燃温度范围，以及排气组分等再生条件的限制，并且受到发动机运行工况波动的影响较为明显，往往不能达到最佳再生效果，因此被动再生技术通常需要与主动再生技术相互配合。当前，主动再生可利用外部加热源(喷油助燃、电加热、微波加热)使过滤体温度提升，实现对颗粒物的氧化再生；也可通过非加热的机械手段(逆向高压喷气、机械振动)，使颗粒物从过滤体上脱落实现再生。但是，利用外部热源加热颗粒捕集器实现再生，不但需要大量耗能，还会出现在再生过程中加温不够充分，或是加温温度过高导致捕集器烧蚀的问题。而采用逆向高压反吹则需要将颗粒捕集器从发动机排气系统中拆除，再生工序复杂，拆装难度大。振动再生则会对捕集器的过滤体造成开裂、破损等机械损伤。中国专利CN101413416A公开了一种柴油机排气净化装置，增设NOx催化还原反应器，利用臭氧来实现再生，但是臭氧在高温条件下已经分解，再生效率低，而产生臭氧气体一般都采用高压放电式臭氧发生器，不仅安全性差，还会产生大量的有害氮氧化物，因此，迫切需要一种无需对颗粒捕集器进行高耗能加热，又不会引起捕集器过滤体破损且对环境无污染的高效清洁的再生方法来DPF再生。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是克服现有DPF再生过程中需要高耗能加热，容易引起捕集器过滤体破损，再生效率低，会产生环境污染物的缺陷和不足，提供一种蓝钻材料在柴油颗粒捕集器再生中的应用，利用蓝钻材料作为阳极，水作为电解质，电解水的同时对DPF内部进行冲洗，可以有效去除DPF上附着的颗粒，效率高，最后可以重新还原为水，不会产生环境污染物，更加环保，无需高耗能加热，更不会导致捕集器过滤体破损。
[0005]本专利技术上述目的通过以下技术方案实现：
[0006]蓝钻材料在柴油颗粒捕集器再生中的应用，所述蓝钻材料作为阳极材料，水作为
电解质，然后通电，同时利用通电处理的水对柴油颗粒捕集器内部进行冲洗；所述通电处理的工作电流为1～1.79A，工作电压为6.8～10.1V。
[0007]本专利技术利用蓝钻材料作为阳极材料，水作为电解质，在一定的通电条件下，电解的同时对DPF内部进行冲洗，此时会产生大量的羟基自由基、臭氧、氧原子等，因此具有强氧化性，能够有效地与颗粒物反应，使其溶解脱落，并随水流出DPF，最后吹干DPF，实现DPF再生。要把水通过电解，使其生成大量羟基自由基(
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OH)、氧原子(O)和活氧分子(O3)等强氧化基团，要求电极材料具有优异的抗氧化特性，而本专利技术的蓝钻材料(导电金刚石)的电化学窗口宽，抗氧化性能最优异，可长时间工作，在低电压情况下可以瞬间将水分子电解得到
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OH、O、O3多种强氧化基团，如等强氧化基团，相当于对水进行“重构”。另外，相对于现有的利用臭氧实现DPF再生的方法，利用本专利技术的方法处理的水氧化能力比臭氧气体强，所以氧化效率更高；而且臭氧气体不具备水的冲刷作用，因此本专利技术对DPF冲洗的再生效率更高；而一般都采用高压放电式臭氧发生器产生臭氧气体，不仅安全性差，还会产生大量的有害氮氧化物，本专利技术的方法无需采用高耗能加热的同时，不会产生环境污染物，在进行DPF再生处理后，还会重新还原成水，可以循环使用，不会造成浪费，然后吹干即可，后处理简单。值得一提的是，
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OH、O、O3等成分不会对以贵金属为主要成分的催化剂造成损害，从而影响其催化效果，避免了目前一些使用酸碱去溶解颗粒物的再生方式以及使用高温燃烧的再生方式会对DPF催化剂造成损害的情况。
[0008]优选地，所述工作电流1.5～1.79A，工作电压8～10.1V。
[0009]优选地，所述对柴油颗粒捕集器内部进行冲洗的时间为10～40min。
[0010]优选地，所述蓝钻材料的制备方法为：采用热丝化学气相沉积法在IIb型金刚石颗粒上沉积导电的金刚石涂层，制得蓝钻材料，其中所述IIb型金刚石颗粒，线径为4nm～1mm，金刚石涂层的厚度为4nm～10μm。
[0011]优选地，所述沉积在热丝化学气相沉积设备中进行，条件如下：基台温度500～800℃，热丝温度180～2400℃，气压1～5kPa，通入氢气100～1000SCCM，甲烷1～20SCCM，硼烷1～20SCCM，10分钟～60min。
[0012]优选地，先将IIb型金刚石颗粒分别用双氧水、硝酸、纯水、酒精清洗并烘干，之后置入热丝化学气相沉积设备中生长。
[0013]优选地，所述对DPF进行冲洗时的水流量为116～200mL/min。
[0014]优选地，使用喷枪对DPF进行冲洗。
[0015]优选地，所述对DPF进行冲洗的温度为5～40℃。
[0016]优选地，所述冲洗的过程中还包括采用超声波和/或加压的手段。超声波的机械振动可有助于颗粒物从过滤体上脱落；加压有助于羟基自由基、臭氧等更充分地溶于水中，提高氧化能力。
[0017]优选地，所述超声波的频率为20～40kHz。
[0018]优选地，所述加压的压强为200～300kpa。
[0019]优选地，冲洗之后，利用高压气流将DPF内的水分带走。
[0020]优选地，所述高压气流的气流量16～20L/min。
[0021]一种柴油颗粒捕集器再生用清洗水的制备方法，包括如下步骤：采用蓝钻材料作为阳极材料，水作为电解质，然后通电；所述通电处理的工作电流为1～1.79A，工作电压为
6.8～10.1V。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0023]本专利技术利用蓝钻材料作为阳极材料，水作为电解质，在一定的通电条件下，电解水的同时对DPF内部进行冲洗，由于通电后在水中生成了大量的强氧化性物质，能够有效地使DPF的颗粒物溶解脱落，经过冲洗后带走，从而实现DPF再生，相对于现有的利用臭氧实现DPF再生的氧化效率更高，对DPF的再生效率高，且无需高耗能加热的同时，也不会引起DPF内过滤体破损，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.蓝钻材料在柴油颗粒捕集器再生中的应用，其特征在于，所述蓝钻材料作为阳极材料，水作为电解质，然后通电，同时利用通电处理的水对柴油颗粒捕集器内部进行冲洗；所述通电处理的工作电流为1～1.79A，工作电压为6.8～10.1V。2.根据权利要求1所述应用，其特征在于，所述工作电流1.5～1.79A，工作电压8～10.1V。3.根据权利要求1所述应用，其特征在于，所述对柴油颗粒捕集器内部进行冲洗的时间为10～40min。4.根据权利要求1所述应用，其特征在于，所述蓝钻材料的制备方法为：采用热丝化学气相沉积法在IIb型金刚石颗粒上沉积导电的金刚石涂层，制得蓝钻材料，其中所述IIb型金刚石颗粒，线径为4nm～1mm，金刚石涂层的厚度为4nm～10μm。5.根据权利要求4所述应用，其特征在于，所述沉积在热丝化学气相沉积设备中进行，条件...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟建华，张文英，
申请(专利权)人：广州德百顺蓝钻科技有限公司，
类型：发明
国别省市：