三元催化转化器.ppt

三元催化转化器 制作人 郝岩 三元催化器将汽车排气系统中的有害物质碳氢化合物 一氧化碳和氮氧化物转化为水 二氧化碳和氮气 闭环电喷控制系统 车载三元催化器外观图 主要组成三元催化器总成主要由壳体 载体 减震层 催化剂等组成 1 壳体壳体是整个三效催化转化器的支承体 壳体的材料和形状是影响催化转化器转化效率和使用寿命的重要因素 目前用得最多的壳体材料是含铬 镍等金属的不锈钢 这种材料具有热膨胀系数小 耐腐蚀性强等特点 适用于催化转化器恶劣的工作环境 2 垫层为了使载体在壳体内位置牢固 防止它因振动而损坏 为了补偿陶瓷与金属之间热膨胀性的差别 保证载体周围的气密性 在载体与壳体之间加有一块由软质耐热材料构成的垫层 垫层具有特殊的热膨胀性能 可以避免载体在壳体内部 发生窜动而导致载体破碎 另外 为了减小载体内部的温度梯度 以减小载体承受的热应力和壳体的热变形 垫层还应具有隔热性 常见的垫层有金属网和陶瓷密封垫层两种形式 3 载体早期的催化剂曾采用氧化铝的球状载体 这种载体存在磨损快 阻力大的缺点 目前在汽车催化器中已不采用 美国康宁 Corning 公司于70年代初发明了陶瓷蜂窝载体 并很快占据了车用催化器载体的主导地位 之后 日本NGK公司也掌握了这种技术并开始大量生产 据统计 目前在世界上车用催化器载体的90 是陶瓷载体 其余为金属载体 而陶瓷载体年产量的95 以上由康宁公司和NGK公司生产 4 涂层浆状物涂在载体上后烘干 典型涂层的主要成分是氧化铝和二氧化铈 该涂层为贵金属催化剂提供一个巨大的表面积 将贵金属催化剂涂布其上 可防止催化剂发生热退化作用 催化转化器的涂层如下图所示 在载体孔道的壁面上涂有一层非常疏松的活性层 英文为Washcoat 即催化剂涂层 它以 Al2O3为主 其粗糙多孔的表面可使壁面的实际催化反应表面积扩大7000倍左右 在涂层表面散布着作为活性材料的贵金属 一般为铂 Pt 铑 Rh 和钯 Pd 以及作为助催化剂成分的铈 Ce 钡 Ba 和镧 La 等稀土材料 助催化剂主要 用于提高催化剂活性和高温稳定性 催化剂的活性及耐久性除与涂层的成分有关外 也与涂层的制备工艺密切相关 5 锥管不锈钢冲压件 引导排气从前端排气管进入催化床和引导排气从催化床后段进入后端排气管 内部隔热设计还采用附加内层锥管 防止高温排气接触到外层锥管或壳体 保护绝缘层和衬垫层边缘以及降低噪音 6 贵金属铂 Pt 钯 Pd 及铑 Rh 是三元催化剂的主要反应元素 是催化转化器中最昂贵的部分 结构特征目前所生产的大多数三元催化转化器产品为整体式蜂窝状陶瓷载体型的催化转化器 载体的物理性状有圆柱体 椭圆柱体和梯形柱体等多种选择 可根据整车总体的布局实际进行载体形状的选择 陶瓷载体的主要构成成分为堇青石 通常采用陶瓷材料挤压 干燥并采用高温烧结而成 陶瓷载体从断面观察为蜂窝状实体 壁厚非常薄 其目的是设法极大地利用现有容积增加催化剂反应床的化学反应面积 还可以起到防止催化剂热退化的作用 为了使催化转化器流拥有更大的表面流通面积 通常将载体制成壁厚非常薄的蜂窝状 以充分利用有限的空间 三元催化器工作过程 催化剂表面上的反应过程 2 工作原理在发动机燃烧废气流经蜂窝状陶瓷载体表面 且载体表面的温度达到特定的温度