Vorwort

Seit dem 1. Juli wurde Chinas nationale Phase-VI-Schadstoffemissionsnorm für schwere Dieselfahrzeuge im ganzen Land offiziell eingeführt. Es ist verboten, schwere Dieselfahrzeuge herzustellen und zu verkaufen, die die nationale VI-Emissionsnorm nicht erfüllen, und importierte schwere Dieselfahrzeuge müssen die nationale VI-Emissionsnorm erfüllen. Berichten zufolge haben die sechs nationalen Emissionsstandards die Prüfverfahren für Autoabgase im Vergleich zu den nationalen fünf verbessert und verbessert, und die Grenzwerte für die Schadstoffemissionen von Automobilen wurden festgelegt. Der Schweregrad wurde um 40 bis 50% erhöht und die Emission der Hauptschadstoffe wurde fast verdoppelt. Aus dieser Sicht ist die Modernisierung von Abgasprodukten von Automobilen eine wichtige Aufgabe für große Automobilunternehmen.

1. Zusammensetzung des Autoabgasbehandlungssystems

Die Automobil-Auspuffanlage besteht hauptsächlich aus vier Teilen: Auspuffrohr, Auspuffrohr, Schalldämpfer und Abgasreinigungsgerät (Dreiwege-Katalyse). Der katalytische Autoabgasreiniger ist ein externes Reinigungsgerät, das hauptsächlich in Benzinmotoren verwendet wird. Es besteht aus Schale, Träger und Katalysator. Die Leistung des Trägers hat einen großen Einfluss auf die Aktivität und Lebensdauer des Katalysators, daher spielt er eine wichtige Rolle bei der Reinigungseffizienz des gesamten katalytischen Luftreinigers. Der Katalysator auf der Trägeroberfläche oxidiert und reduziert die Schadstoffe NOx, HC, CO und andere schädliche Substanzen und schädliche Gase in den Abgasen, die vom Automotor ausgestoßen werden, und wandelt sie in harmloses CO2, H2O und N2 um, um die Funktion der Restgasreinigung zu erfüllen.

Zu den Leistungsanforderungen der Fluggesellschaft gehören:

1) Es hat eine hohe Hitzebeständigkeit, um sich an den breiten Abgastemperaturbereich von Automotoren anzupassen; 2) Es hat eine gute mechanische Festigkeit und kann den thermischen Auswirkungen des Luftstroms bei hohen Temperaturen sowie den starken Stößen, die durch unebene Straßenbeläge und Zylindervibrationen verursacht werden, standhalten; 3) Es hat eine große spezifische Oberfläche, eine große spezifische Oberfläche des Trägers und eine gleichmäßige Verteilung der aktiven Komponenten, was der Verbesserung der Nutzungsrate der aktiven Komponenten und der Senkung der Kosten förderlich ist; 4) Es hat eine niedrige Wärmekapazität und eine hohe Wärmeleitfähigkeit, was dazu beiträgt, die Reaktionszeit des Katalysators zu verkürzen und die Abgasemissionen beim Kaltstart des Fahrzeugs zu reduzieren; 5) eine angemessene Porenstruktur oder Porosität haben; 6) Es hat eine gewisse Wasseraufnahme und einen niedrigen Preis.

2. Materialtyp des Katalysatorträger

Gegenwärtig gibt es zwei Haupttypen von Katalysatorträgern für die Autoabgasreinigung im In- und Ausland: Metall und poröse Keramik, von denen Cordierit-Wabenkeramiken in porösen Keramikträgern am häufigsten verwendet werden. 2.1 Metallträger: Vorteile: dünne Wand, große spezifische Oberfläche, hohe mechanische Festigkeit, niedriger Abgaswiderstand im Vergleich zu Automobilen, gute Anpassungsleistung zwischen Träger und Metallschale usw. Es hat eine geringe Wärmekapazität, eine hohe Wärmeleitfähigkeit und schnelle entsprechende Eigenschaften, wodurch die Aufheizrate des Katalysators beim Kaltstart verbessert werden kann. Daher hat es eine gute Wirkung auf die Reinigung von Autoabgasen beim Kaltstart. Nachteile: Das Formverfahren ist komplex, die Produktionskosten sind hoch (etwa doppelt so hoch wie die eines keramischen Trägers) und die Temperaturwechselbeständigkeit ist nicht so gut wie bei Cordierit-Wabenkeramiken. Außerdem ist das Oberflächenbeschichtungsverfahren nicht perfekt, was seine Entwicklung einschränkt. 2.2 Keramikträger aus Cordierit mit Wabenstruktur: Vorteile: Wabenkeramikprodukte haben viele parallele Strömungskanäle, sodass der Druckverlust des Gasflusses gering ist und die Strömungsverteilung in der gesamten Komponente gut ist. Darüber hinaus können Wabenkeramiken aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt werden, hauptsächlich aus Cordierit, Aluminiumtitanat, Siliziumkarbid, Zirkonoxid, Siliziumnitrid usw. Wabenkeramiken aus Cordierit (2MgO · 2Al2O3 · 5SiO2) werden aufgrund ihrer ausgezeichneten Temperaturwechselbeständigkeit, guten Adsorptionsleistung, hohen Feuerbeständigkeit und angemessenen mechanischen Festigkeit häufig verwendet. Seit der Extrusionsproduktion von keramischen Trägern mit Wabenstruktur durch die Firma Corning im Jahr 1973 ist Cordierit-Wabenkeramik zu einem wichtigen Bestandteil von Abgasreinigungskomponenten wie katalytischen Autoabgasreinigern und Dieselpartikelfiltern geworden. Cordierit-Wabenkeramiken werden in der Industrie in der Regel aus hochwertigem Kaolin, Talkum und Aluminiumoxid synthetisiert. Nachteile: Um die Oberfläche eines wabenförmigen Keramikträgers zu vergrößern, wird seine Oberfläche im Allgemeinen mit einer gleichmäßigen Aluminiumoxidbeschichtung mit hoher spezifischer Oberfläche beschichtet, und dann werden die aktiven Edelmetallkomponenten auf die Oberfläche geladen. Die thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Cordierit-Matrix und der Aluminiumoxid-Beschichtung sind jedoch sehr unterschiedlich, wodurch sich der Katalysator und die Beschichtung leicht vom Träger lösen und die Poren verstopfen, was zum Ausfall des Katalysators führt. Eine niedrige Wärmeleitfähigkeit führt auch dazu, dass sich der Katalysator langsam entzündet, und die Reinigungseffizienz der Autoabgase beim Kaltstart ist schlecht.

2.3 neuer poröser keramischer Katalysatorträger:

① Faserporöse Keramik: bezieht sich auf eine Art keramisches Material mit hoher Porosität, das mit Keramikfasern als Hauptrohmaterial hergestellt wird. Vorteile: Die meisten Materialien haben eine offenporige Struktur und die Porosität kann mehr als 90% erreichen, während die Porosität allgemeiner poröser keramischer Materialien nur etwa 50% beträgt. Es nutzt hauptsächlich die textilen Eigenschaften von Fasern für dreidimensionales Weben, und die Porosität und der Porendurchmesser sind steuerbar. Nachteile: begrenzt durch die Länge und Webleistung von Keramikfasern, hohe Anforderungen an die dreidimensionale Webtechnik und teure Produktkosten schränken ihre Entwicklung ein. ② Leitfähiges poröses SiC-Keramikmaterial: Seine Poren befinden sich in einer dreidimensional verbundenen Netzwerkstruktur mit ausgezeichneter Hitze- und Korrosionsbeständigkeit, hoher Wärmeleitfähigkeit, Betriebstemperatur und guter Regenerationsleistung. Die Temperaturwechselbeständigkeit ist stärker als bei Cordierit-Wabenkeramiken, die für Anwendungen geeignet sind, bei denen sich die Temperatur oft stark ändert. Das Produkt verwendet einen leitfähigen Träger und verwendet ein elektrisches Vorwärmverfahren, um die Temperatur des Luftreinigers zu erhöhen. Der Katalysator kann die Zündtemperatur des Katalysators in kurzer Zeit erreichen und die Emission von Schadstoffen in den ersten Minuten des Fahrzeug-Kaltstarts effektiv reduzieren.