Prefacio

Desde el 1 de julio, la norma nacional china de emisiones contaminantes de vehículos de motor de fase VI para vehículos pesados diésel se aplica oficialmente en todo el país. Está prohibido producir y vender vehículos pesados diésel que no cumplan con la norma nacional de emisiones VI, y los vehículos diésel pesados importados deberán cumplir con la norma nacional de emisiones VI. Se ha informado de que las seis normas nacionales de emisiones han mejorado y mejorado los procedimientos de prueba de escape de los automóviles en comparación con las cinco nacionales, y se han estipulado los límites de emisión de contaminantes de los gases de escape de los automóviles. La gravedad se ha incrementado entre un 40 y un 50% y la emisión de los principales contaminantes casi se ha duplicado. Desde este punto de vista, la mejora de los productos de emisiones de escape de los automóviles es una labor esencial para las principales empresas automotrices.

1. Composición del sistema de tratamiento de gases de escape de automóviles

El sistema de escape de los automóviles incluye principalmente cuatro partes: tubo de derivación de escape, tubo de escape, silenciador y dispositivo de purificación de gases de escape (catálisis de tres vías). El purificador catalítico de escape de automóviles es un dispositivo de purificación externo que se utiliza principalmente en motores de gasolina. Está compuesto por una carcasa, un portador y un catalizador. El rendimiento del soporte tiene un gran impacto en la actividad y la vida útil del catalizador, por lo que desempeña un papel importante en la eficiencia de purificación de todo el purificador catalítico. El catalizador de la superficie portadora oxida y reduce los contaminantes NOx, HC, CO y otras sustancias y gases dañinos de los gases de escape descargados por el motor del automóvil, y los convierte en CO2, H2O y N2 inofensivos, para lograr la función de purificación de los gases de cola.

Los requisitos de rendimiento de la aerolínea incluyen:

1) Tiene una alta resistencia al calor para adaptarse al amplio rango de temperaturas de escape de los motores de los automóviles; 2) Tiene una buena resistencia mecánica y puede soportar el impacto térmico del flujo de aire a altas temperaturas, así como los fuertes impactos causados por la superficie irregular de la carretera y las vibraciones de los cilindros; 3) Tiene una gran superficie específica, una gran área de superficie específica de soporte y una distribución uniforme de los componentes activos, lo que contribuye a mejorar la tasa de utilización de los componentes activos y a reducir el coste; 4) Tiene una capacidad calorífica baja y una conductividad térmica alta, lo que contribuye a acortar el tiempo de reacción del catalizador y reducir las emisiones de escape durante el arranque en frío del vehículo; 5) Tener la estructura porosa o la porosidad adecuadas; 6) Tiene cierta absorción de agua y un precio bajo.

2. Tipo de material del soporte del catalizador

En la actualidad, hay dos tipos principales de soportes catalizadores para la purificación de los gases de escape de los automóviles en el país y en el extranjero: la cerámica metálica y la cerámica porosa, entre las que la cerámica de cordierita en forma de panal en soporte cerámico poroso es la más utilizada. Portador de metal 2.1: Ventajas: pared delgada, gran área de superficie específica, alta resistencia mecánica, baja resistencia a los gases de escape de los automóviles, buen rendimiento de adaptación entre el soporte y la carcasa metálica, etc. Tiene una capacidad calorífica pequeña, una alta conductividad térmica y características de correspondencia rápida, que pueden mejorar la velocidad de calentamiento del catalizador durante el arranque en frío. Por lo tanto, tiene un buen efecto en la purificación de los gases de escape de los automóviles durante el arranque en frío. Desventajas: el proceso de moldeo es complejo, el coste de producción es alto (aproximadamente el doble que el del soporte cerámico) y la resistencia al choque térmico no es tan buena como la de la cerámica en forma de panal de cordierita. Además, el proceso de revestimiento de la superficie no es perfecto, lo que limita su desarrollo. Portador de cerámica en forma de panal de cordierita 2.2: Ventajas: los productos cerámicos en forma de panal tienen muchos canales de flujo paralelos, por lo que la pérdida de presión del flujo de gas es pequeña y la distribución del flujo en todo el componente es buena. Además, la cerámica en forma de panal se puede fabricar de diversos materiales, principalmente cordierita, titanato de aluminio, carburo de silicio, circonia, nitruro de silicio, etc. La cerámica alveolar de cordierita (2MgO · 2Al2o3 · 5SiO2) se utiliza ampliamente por su excelente resistencia al choque térmico, buen rendimiento de adsorción, alta resistencia al fuego y una resistencia mecánica adecuada. Desde la producción por extrusión del soporte cerámico en forma de panal por parte de la empresa Corning en 1973, la cerámica en forma de panal de cordierita se ha convertido en una parte importante de los componentes de purificación de gases de escape, como el purificador catalítico de los gases de escape de los automóviles y el filtro de partículas de los gases de escape de los motores diésel. La cerámica en forma de panal de cordierita se sintetiza generalmente a partir de caolín, talco y alúmina de alta calidad en la industria. Desventajas: Por lo general, para aumentar la superficie del soporte cerámico en forma de panal, su superficie se recubre con un revestimiento uniforme de alúmina con una superficie específica alta y, a continuación, los componentes activos de metales preciosos se cargan en la superficie. Sin embargo, los coeficientes de expansión térmica de la matriz de cordierita y del revestimiento de alúmina son muy diferentes, lo que hace que el catalizador y el revestimiento se desprendan fácilmente del soporte y bloqueen los poros, lo que provoca el fallo del catalizador. La baja conductividad térmica también hace que el catalizador se encienda lentamente y la eficiencia de purificación de las emisiones de escape de los automóviles durante el arranque en frío es baja.

2.3 nuevo soporte catalítico cerámico poroso:

① Cerámica porosa con fibra: se refiere a un tipo de material cerámico de alta porosidad preparado con fibra cerámica como principal materia prima. Ventajas: la mayoría de los materiales tienen una estructura de poros abiertos y la porosidad puede alcanzar más del 90%, mientras que la porosidad de los materiales cerámicos porosos en general solo es de alrededor del 50%. Utiliza principalmente las características textiles de la fibra para el tejido tridimensional, y la porosidad y el diámetro de los poros son controlables. Desventajas: limitado por la longitud y el rendimiento de tejido de la fibra cerámica, los altos requisitos de la tecnología de tejido tridimensional y el caro coste de los productos limitan su desarrollo. ② Material cerámico poroso de SiC conductor: sus poros forman una estructura de red conectada tridimensional, con una excelente resistencia al calor y a la corrosión, alta conductividad térmica, temperatura de servicio y un buen rendimiento de regeneración. La resistencia al choque térmico es mayor que la de la cerámica en forma de panal de cordierita, que es adecuada para aplicaciones en las que la temperatura a menudo cambia bruscamente. El producto adopta un soporte conductor y utiliza un método de precalentamiento eléctrico para elevar la temperatura del purificador. El catalizador puede alcanzar la temperatura de ignición del catalizador en poco tiempo y reducir eficazmente la emisión de sustancias nocivas en los primeros minutos del arranque en frío del vehículo.