404 用超高针状莫来石削减成本 - Materials Views 中国

用超高针状莫来石削减成本

A system to filter exhaust from a diesel engine

三合一柴油蜂窝状超高针状莫来石能够削减排放系统的成本

研究人员展示了如何将实验中合成的超高多孔针状莫来石(Acicular Mullite)用于减少氮氧化物、过滤烟尘和控制柴油机的排放物。
本文章最初出现在美国陶瓷学会(American Ceramic Society)的博客“Ceramic Tech Today上。

大约出于巧合,我阅读了几篇关于控制氮氧化物排放的文章(见下文)。最新的一篇是由来自于陶氏化学公司(Dow Chemical)的研究研究人员发表在 International Journal of Applied Ceramic Technology (DOI: 10.1111/j.1744-7402.2010.02539.x) 上的。在该文中,这些研究人员证实了在实验中合成的超高多孔针状莫来石可被用来同时减少氮氧化物、过滤烟尘和控制柴油发动机的其它排放物。他们认为这种坚固的多孔陶瓷支架材料可作为多功能材料的载体,其在生成反压方面的能力,与现有的排气过滤系统相当。

Aleksander Pyzik、Rob Ziebarth、Chan Han和Kwanho Yang在ACT中写道:这类的课题主要受各地的减排呼吁(氮氧化物、二氧化碳、硫氧化物、碳氢化物和颗粒物质)的驱动。目前,最尖端的方法是使用三部系统,该系统由柴油氧化催化器、陶瓷柴油微粒过滤器和陶瓷基底上的独立氮氧化物催化剂组成。他们指出:尽管该三部系统很有效,但是其“复杂、笨重并且昂贵。”

他们指出:尽管在普通陶瓷板(例如:碳化硅、堇青石和钛酸铝)上倾倒不同的催化洗涤剂从技术上可行,然而在发动机上产生的大量的背压(一种当废气通过过滤器/催化剂时有多少能源会被浪费的测量标志),使得这种方法实际上并不可行。而且,任何在普通基底材料增加孔隙率的尝试都将由于强度的减少而被抵消。

因此,研究人员四处寻找基底的替代材料,即针状莫来石,一种高级的陶瓷材料。陶氏化学公司具有制造针状莫来石的专有方法,并且该团队测试了不同孔隙率(64%到80%)的挤条催化的针状莫来石的蜂窝结构,结果表明氮氧化合物的减少和压力的降低可与最新的商用过滤器相媲美,并且这种材料无需任何催化涂层。

他们发现:对于一种给定的催化洗涤剂,64%的孔隙率仍然会导致压力问题,但当孔隙率增加到75%和80%之间,背压显著下降。他们发现75%孔隙率的样品“牢固、便于加工并便于处理”,尽管80%孔隙率的样品易碎,其仍然正常使用而不受损坏。更重要的是,当将孔隙率为75%和80%的样品洗入分散在氧化铝中的铂和钡催化剂时,它们分别实现了93%和98%的氮氧化物的减少量。即使载入更多的催化剂仍只会轻微增加背压。

不足为奇,他们的结论是:针状莫来石不仅可以同时控制氮氧化合物和过滤烟尘,还能同时成功处理氮氧化合物、烟尘、碳氢化合物、一氧化碳和二氧化碳的复合体系。

A. Pyzik. et al, Int. J. Appl. Cer. Tech. 2010, DOI: 10.1111/j.1744-7402.2010.02539.x.


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