一种触媒催化清洁一排放气体的方法，包括于一入口通道接收排放气体，于入口通道封堵排放气体，经由入口通道的实质纤维性不织物多孔壁扩散排放气体，使排放气体与至少一触媒物质反应以从其中至少部份移除氮氧化物、碳氢化合物及一氧化碳，于多孔壁上处理所述的至少一触媒物质，于实质纤维性不织物多孔壁中陷获微粒物质，于一出口通道中接收扩散排放气体，并使排放气体自出口通道转换至外界。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术主要涉及一种用于减低排放气体中污染物含量的触媒装置。
技术介绍
排放系统在现代引擎中发挥若干种功能。举例而言，排放系统系预定 用以管理热量、减少污染物、控制噪声，有时并用以过滤微粒物质。通常， 这些个别功能系由单独且不同的组件实施。以一典型的汽油引擎的排放系 统为例，引擎排放系统可使用一组热交换器或外部挡板来获取及耗散热 量。可将一单独的消声器耦接至排放出口来控制噪声，同时可将一触媒转 化器总成置于排放路径中以减少非微粒污染物。尽管目前微粒通常并非汽 油引擎中所关注的污染物，然而有可能很快就会釆用更具限制性的法规。现代汽油引擎的排放系统几乎都需要移除或消除排放气流中的非微 粒污染物，且因此可釆用一种已知的排放控制装置，例如三元触媒转化器。 此种三元转化器利用化学氧化及还原过程来移除排放气流中的非微粒污 染物。已知的触媒(或金属)转化器保有一种触媒材料，其在受到充分加 热时与所排出的废气发生反应，藉以降低使非微粒污染物反应成为非污染 物的化学势。更具体而言，已知的转化器使用直流式设计，其中排放气体 进入转化器的一端，流经开放的平行通道，与触媒发生接触，以将排放气 流中的某些污染物于最终流至大气前转化成非污染物。当排放气体流经该 等通道时会形成层流，其造成排放气体沿通道向下流动，且根据浓度梯度 及质传效应，排放气体将与留存于通道壁上的触媒发生接触。通道壁的表 面上设置有触媒材料，且当热排放气体接触通道壁时，该等壁受到加热而 使触媒材料升高至一临限温度，高于该临限温度时便容易发生催化反应，此温度俗称"熄灯(light-off)"温度。同样地，达到熄灯温度所需的时间称作"熄灯"周期。此后，随着排放气体持续流动，触媒材料与排放气 体中的污染物反应，以利于将污染物转化成非污染性排放物。约有50%的 污染系由配备有触媒转化器的现代引擎于转化器实质不运作时的该熄灯 周期内所产生及排出。在某些交通工具的应用中，例如于城巿内走走停停 以及短途的交通中，由于转化器于大部分的时间中系处在低于触媒熄灯的 温度下或者由于低转化效率之故，因而减低触媒转化器减少污染的总体效 用。使排放气体经由开放式通道移动并将污染物运送至通道壁的作用系 藉由气体扩散机制来达成。 一旦触媒已达到其活化温度，反应速率便相依 于自气体流主体(气体层流的中心)至该等壁的质传速率。当侧壁与气体 接口处(触媒通常所在之处)发生受催化的污染物消除反应时，于排放气 流中将产生一污染物浓度梯度。在此等状态下的最慢过程中，发展出一边 界层，且质传原理决定总体反应速率。由于主体扩散系一相当缓慢的过程， 因而通常增大开放式通道的数量来补偿并提高总体反应速率。其效果实质 上系减小气体分子自主体扩散至边界层内时所须经过的距离。另外，可藉 由以一种蜂巢式设计形式制作转化器或者藉由以其它方式增大有效触媒 表面积来补偿相当受限的主体扩散步骤。藉由同时减小开放式通道的尺寸 并增大通道数量，可有效地提高主体扩散速率并改良转化器的效率。然而， 制作此种"封闭单元"蜂巢式设计会导致单元壁的厚度减小，且因此使其 强度降低，并导致引擎的背压升高。因此，将使转化器变得更加易于损坏， 同时交通工具的燃油经济性亦同时降低。于是，开放式通道的最小尺寸存 在实际的限制，其限制大幅改善传统整体蜂巢式转化器的主体传递速率高 过一特定点的能力。因此，由于主体传递过程的低效率，转化器通常制作得相当大，且因 而笨重、庞大，且在加热至临限触媒运作温度时相当缓慢。通常，可安排 若干个触媒转化器为一连续系列，以改良整体排放物的控制。已知的三元汽油触媒转化器并不过滤微粒物质，最近的研究已显示来自汽油内燃引擎(internal combustion engine, ICE)的微粒既可能有害健康，且产生大约等于经过柴油微粒过滤器(diesd particulate filter, DPF) 后的微粒物质(particulate matter, PM)排放物水平的数量。随着PM排 放物标准变得愈发严格，柴油引擎与汽油引擎均必须进一步加以改良，以 减少PM排放物。某些欧洲机构已在考虑对汽油PM排放物作出规定。大多数(若非全部)的触媒系统只有在达到临限运作温度之后才能有 效率地或有效地运作。在此"熄灯"周期期间，大量的微粒及非微粒污染 物将排放于大气中。因此，通常期待尽可能地将触媒装置放置于靠近引擎 排放歧管之处一此处的排放气体最热，且因而熄灯时间最短。藉由此种方 式，触媒可更快地自引擎排放气体中吸取充分的热量以达到其运作温度。 然而，材料、设计及/或安全的约東条件可能会将触媒转化器的位置限制至 远离歧管的位置。当触媒转化器远离歧管时，熄灯时间增加，且因此排至 大气中的污染物将随的增多。最普遍的触媒转化器设计系当前的整体蜂巢式设计，其中整体性材料 系堇青石及碳化硅。为更加有效，已藉由将个别通道壁制作得更薄并增大 每单位面积的通道数量来增大堇青石整体蜂巢式设计的单元密度。然而， 侧壁的强度(且因此整体转化器的强度)会随壁厚的减小而降低，同时背 压会随单元密度的增大而升高(且引擎效率及里程相应地降低)；因此， 转化器效率的提高存在着实际极限，该实际极限系由一最低整体强度及装 置所提供的一最高可容许背压来界定。另一种应对日益严格的排放物标准 的方法系利用多级布置的已知三元汽油触媒转化器，达成对多种污染物的 合理排放物控制。然而，此种方法会增加成本、重量、燃油代价及设计复 杂度。因此，在排放物规定日益严格的环境中，实有必要找到一种减少典 型ICE的有害排放物的有效途径。因此，空气污染标准、尤其系交通工具排放气体方面的空气污染标准， 正面临着来自政府及环保组织日益增大的压力。持续排放的后果已为众人 所熟知，且在更积极地实行现有规定的同时，额外的法规正在增加。然而， 由于必须花费更多的资金来满足更高的标准，因此减少污染物及实行更严 格的排放物规定可能会对整个经济产生短期负面的冲击。的确，政府在采纳更严格规定时相当缓慢，其会提出竟争性及经济方面的后果。因此，一 种更具成本有效性且有效的触媒装置可缓和转变至一更清洁的世界的冲 击，而不会产生实质不利的经济效应。尤其是，期待提供可易于安装于汽 车、小引擎及工业排气烟囱上的一种具成本有效性的触媒装置，来同时移 除排放气流中的微粒污染物质及非微粒污染物。亦期待使此种装置可化学 地催化可能不被视为污染控制的重要反应，例如化学合成、生物反应器反 应、气体合成等等。本专利技术即满足此种需求。
技术实现思路
简言之，本专利技术提供一种内燃引擎排放系统，用于将一氧化碳、 一氧 化二氮、及烃类的污染物催化转化成非污染物(例如二氧化碳、氮气分子、 及水)，并用于捕捉微粒物质。大体而言，该装置能够自一流体流中分离 出凝聚材料、并同时支撑可增强该流体流中各成分反应速率的反应剂(例 如薄膜、聚合物、疏水性材料、亲水性材料、触媒等等)。该引擎系统包 含一内燃引擎排气口 (例如接自汽油引擎、柴油引擎或其它燃料的引擎)、 具有一外壳的一触媒转化器、形成于该外壳中并流体连接至该引擎排气口 的一入口孔、及形成于该外壳中并流体连接至大气的一出口孔。该触媒转 化器亦包含位于该外壳中的复数个入口通道、邻近入口通道布置的复数个 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种触媒转化装置，用于自一燃烧过程的排放气流中移除气体污染物及陷获微粒物质，该触媒转化装置包括： 一组入口通道，定位成接收该排放气流； 一组出口通道，邻近该组入口通道并与该组入口通道交错； 实质纤维性不织物多孔壁，使各该入口通道与各该出口通道相分离，且构造成使该排放气流自该等入口通道流出、经由该等用于陷获微粒物质的实质纤维性不织物多孔壁、而流入该等出口通道内；以及 一反应剂，设置于该等多孔壁上。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：B祖贝里，
申请(专利权)人：美商绩优图科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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