26-三元催化器課件

三元催化器工作原理和技術三元催化器工作原理和技術汽車主要污染物一氧化碳（CO）氮氧化物（NOx）碳氫化合物（HC）微粒三元催化器相關原理和技術汽車主要污染物一氧化碳（CO）氮氧化物碳氫微粒三元催化器相關三元催化器相關原理和技術汽車排放控制技術的發(fā)展過程年份技術措施1966－1973曲軸箱強制通風系統(tǒng)，廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，空氣噴射凈化1974－1979改進化油器，無觸點點火，使用并改進催化劑1980－1983反饋（閉環(huán)）系統(tǒng)，進一步改進化油器和催化劑（包括三效催化劑），改進發(fā)動機，揮發(fā)性排放物控制1984－1993發(fā)動機改進，電子控制，燃油噴射，催化劑和廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的進一步改進1994－現(xiàn)在進一步改進發(fā)動機，控制裝置，供油，電預熱催化劑和廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，改進揮發(fā)性排放物控制，車載診斷三元催化器相關原理和技術汽車排放控制技術的發(fā)展過程年份技術措三元催化器相關原理和技術歐洲轎車排放標準對比等級一氧化碳碳氫化合物氮氧化物碳氫+氮氧化物顆粒物柴油歐1標準2.72(3.16)--0.97(1.13)0.14(0.18)歐2標準1--0.70.08歐3標準0.64-0.50.560.05歐4標準0.5-0.250.30.025歐5標準0.5-0.180.230.005歐6標準0.5-0.080.170.005汽油歐1標準2.72(3.16)--0.97(1.13)-歐2標準2.2--0.5-歐3標準2.30.20.15--歐4標準10.10.08--歐5標準10.10.06-0.005歐6標準10.10.06-0.005三元催化器相關原理和技術歐洲轎車排放標準對比等級一氧化碳碳氫三元催化器相關原理和技術歐Ⅲ、Ⅳ型汽車尾氣污染物排放標準該表結合汽車車型，詳細地列舉出了尾氣的排放標準。三元催化器相關原理和技術歐Ⅲ、Ⅳ型汽車尾氣污染物排放標準該機外凈化 二次空氣噴射技術、顆粒物捕集技術、熱反應器技術、三元催化凈化技術、氧化催化技術等。汽車尾氣凈化的主要方式：三元催化器相關原理和技術目前輕型車排氣的最主要凈化方式機內凈化 汽油噴射電控系統(tǒng)、典型低排放燃燒系統(tǒng)、廢氣再循環(huán)系統(tǒng)以及其他機內凈化技術等。機外凈化汽車尾氣凈化的主要方式：三元催化器相關原理和技術目前三元催化器相關原理和技術三元催化器將汽車排氣系統(tǒng)中的有害物質碳氫化合物、一氧化碳和氮氧化物轉化為水、二氧化碳和氮氣。三元催化器相關原理和技術三元催化器將汽車排氣系統(tǒng)中的有害物質三元催化器相關原理和技術三元催化器相關原理和技術四部分：1殼體2減震層3載體：蜂窩狀陶瓷4

活性涂層：鉑、鈀、銠貴金屬及稀土化合物等三元催化器相關原理和技術催化劑墊片殼體核心部分催化涂層四部分：三元催化器相關原理和技術催化劑墊片殼體核心部分催三元催化器相關原理和技術三元催化器相關原理和技術三元催化器相關原理和技術車載三元催化器外觀圖三元催化器相關原理和技術車載三元催化器外觀圖有催化劑參與的化學反應稱為催化反應。固體催化劑對氣態(tài)或液態(tài)反應物所起的催化作用為多相催化。車用三元催化器上進行的反應也為多相催化反應。催化反應過程三元催化器相關原理和技術有催化劑參與的化學反應稱為催化反應。催化反應過程三元催化器三元催化器相關原理和技術必要條件：高溫和具備化學還原劑總量反應：NO+CO→0.5N2+CO2NO+H2→0.5N2+H2O(2m+0.5n)NO+CmHn

→(m+0.25n)N2+0.5nH2O+mCO2CO氧化反應HC氧化反應NOx還原反應總量反應：CO+0.5O2→CO2部分CO可通過水煤氣反應：CO+H2O→CO2+H22H2+O2→2H2O總量反應：CmHn+(m+0.25n)O2→mCO2+0.5nH2O反應機理催化劑表面上的反應過程三元催化器相關原理和技術必要條件：高溫和具備化學還原劑CO氧催化器轉化效率與使用條件密切相關。最關鍵因素：

1空燃比

2使用溫度

三元催化器相關原理和技術催化器轉化效率與使用條件密切相關。三元催化器相關原理和技術在三元催化器中，HC和CO進行氧化反應，NOx進行還原反應。富氧時HC、CO轉化效率高，貧氧時NOx的轉化效率高。在理論值附近一個很窄的范圍內，HC、CO和NOx轉化效率都比較高，稱為空燃比窗口?？杖急却翱冢哼x擇和匹配催化劑配方的一個重要參數(shù)?？杖急热呋飨嚓P原理和技術在三元催化器中，HC和CO進行氧化反應，NOx進行還原反應。轉化效率達到50%的溫度為起燃溫度，它是選擇和匹配催化劑配方的另一個重要參數(shù)。在三元催化劑的開發(fā)中，要盡量降低起燃溫度。催化器應盡量靠近發(fā)動機并考慮加熱、抗震及防燒蝕措施。一般情況下，催化劑能在800℃左右長期正常工作。使用溫度三元催化器相關原理和技術轉化效率達到50%的溫度為起燃溫度，它是選擇和匹配催化劑配方三元催化器的效果三元催化器的效果26-三元催化器課件26-三元催化器課件汽車污染物排放量和需要達到的排放標準（歐Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ…）決定了不同的三元催化劑配方。催化劑配方優(yōu)化的目的是保證HC、CO、NOx轉化效率同時達到最佳的水平。選擇耐高溫性好，同時添加儲氧性能好、熱穩(wěn)定性好的過渡金屬氧化物、稀土氧化物等。同時，需要對三元催化器結構也進行優(yōu)化設計。三元催化劑配方的研制依據(jù)三元催化器相關原理和技術汽車污染物排放量和需要達到的排放標準（歐Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ…）決定載體承載催化劑，提供大的比表面，使催化劑與有害氣體充分接觸。最常用載體為陶瓷蜂窩載體及金屬蜂窩載體，常用規(guī)格有400目、600目等。

陶瓷蜂窩載體主要技術參數(shù)：外形尺寸、抗壓強度、抗熱沖擊性、孔密度、壁厚、熱膨脹系數(shù)、吸水率等。三元催化器相關原理和技術載體載體承載催化劑，提供大的比表面，使催化劑與有害氣體充分接觸。催化劑目前，車輛中廣泛使用的催化劑是鉑、鈀、銠以及過渡金屬氧化物、稀土氧化物等。催化劑參數(shù)：貴金屬含量、貴金屬比例等催化劑性能指標：起燃溫度、空燃比特性和耐久性。三元催化器相關原理和技術催化劑涂覆材料包括：催化劑、催化助劑、穩(wěn)定劑、γ-Al2O3涂層材料等。催化劑目前，車輛中廣泛使用的催化劑是鉑、鈀、銠以及過渡金屬氧三元催化器相關原理和技術催化劑活性組分三元催化器相關原理和技術催化劑活性組分墊片金屬墊層：具有較大的彈性，能夠很好地保護載體免受強氣流沖擊。非金屬膨脹墊層：除了減震作用以外，還具有隔熱、防止氣流旁通以及催化劑松動的作用。三元催化器相關原理和技術墊片：在催化轉化器中起減振、抗沖擊、緩解熱應力、保護載體不受損壞、保溫和密封的作用。墊片金屬墊層：具有較大的彈性，能夠很好地保護載體免受強氣流殼體殼體材料一般為409不銹鋼。殼體型腔與載體尺寸完全相配，過渡部分合理引導和分布氣體的流動方向。體積較大的殼體在結構上設加強筋以提高剛度。三元催化器相關原理和技術殼體殼體材料一般為409不銹鋼。三元催化器相關原理和技術三元催化器相關原理和技術材料制備載體涂覆封裝、焊接催化器生產(chǎn)工藝關鍵環(huán)節(jié)三元催化器相關原理和技術材料制備催化器生產(chǎn)工藝關鍵環(huán)節(jié)三元催化器相關原理和技術催化劑涂覆示意圖三元催化器相關原理和技術催化劑涂覆示意圖涂覆：將催化涂層材料均勻地分布在載體表面γ-Al2O3涂覆： 為三元催化劑提供大的比表面積。過渡金屬氧化物、稀土氧化物涂敷： 提高三元催化劑的熱穩(wěn)定性，并提供較好的儲放氧功能。貴金屬涂覆： 完成三元催化劑功能的關鍵步驟，提供催化反應的活性中心。三元催化器相關原理和技術涂覆：將催化涂層材料均勻地分布在載體表面三元催化器相關原理和三元催化劑生產(chǎn)工藝流程圖三元催化劑生產(chǎn)工藝流程圖三元催化器的失效國外三元失效的主要原因是高速公路行駛造成的高溫失活，在中國主要是由于硫、磷、一氧化碳化學絡合物造成的化學中毒。究其原因，主要有以下幾個因素：三元催化器的失效國外三元失效的主要原因是高速公路行駛造成的高1、燃油標號低、油質差中國汽車排放目前實行歐2標準，歐2標準燃油要求辛烷值達到91、95、98，而中國只有90、93、97三檔，均低于歐2標準燃油。2004年中國技術監(jiān)督局曾對北京加油站進行了一次質量檢查，合格率僅為50％，其中中石化加油站合格率為71％。標號低、油質差的燃油由于不完全燃燒會吸附在三元催化器表面，形成化學絡合物，時間一長便會使三元中毒失效。實驗表明，歐3標準高檔車添加標號低、油質差的燃油后，行駛幾百公里就會出現(xiàn)故障燈指示尾氣超標三元失效的信號。1、燃油標號低、油質差2、燃油含硫量高歐2標準的燃油要求硫含量小于0.05％。目前中東生產(chǎn)的高含硫量石油，由于達不到日本、美國和歐洲的環(huán)保準標，大部分銷售到了中國。中國燃油含硫量高對于大氣造成的污染問題已引起聯(lián)合國環(huán)保署的重視，含硫量大的燃油能同時造成噴油嘴積碳、進氣系統(tǒng)沉積物、三元催化器表面化學絡合物附著。硫吸附在氧傳感器和三元催化器表面，形成化學絡合物不僅造成三元中毒失效，還給汽車動力帶來一系列問題。2、燃油含硫量高3、道路擁堵嚴重由于居住、工作環(huán)境的限制，中國大部分私家車是在城市內行駛，城市道路擁堵已是普遍現(xiàn)象。道路擁堵開開停停會使燃油不完全燃燒而產(chǎn)生大量的一氧化碳，它極易吸附在三元催化劑活性表面造成三元中毒失效，所以汽車長期在低速、加速、減速狀況下行駛也是造成三元失效的主要原因。3、道路擁堵嚴重解決方案由于燃油品質差、含硫量高以及城市道路擁堵，這將造成汽車三元凈化器使用壽命短、容易中毒失效。所幸的是，這種中毒失效是可逆轉的，硫、磷、一氧化碳化學絡合物在一定的高溫氧化環(huán)境下可以清除，三元催化劑可以重新恢復活性。三元清洗養(yǎng)護產(chǎn)品和技術正是基于這一點開發(fā)的，其原理是：三元清洗劑通過進氣真空管進入發(fā)動機燃燒室燃燒后，產(chǎn)生大量活性氧離子，在三元催化器內部建立了一個高溫強氧化環(huán)境。通過化學反應將三元催化劑表面的硫、磷、一氧化碳化學絡合物、含碳沉積物變成二氧化硫、二氧化碳氣體排出，從而達到清洗三元、恢復三元活性的目的。解決方案由于燃油品質差、含硫量高以及城市道路擁堵，這將造成汽雖然中國在用車的三元催化器容易失效，但通過清洗及常規(guī)養(yǎng)護，可以恢復其尾氣凈化功能。因此，只要經(jīng)常定期地清洗并做好常規(guī)養(yǎng)護，中國汽車三元催化器的使用壽命將超過國外。雖然中國在用車的三元催化器容易失效，但通過清洗及常規(guī)養(yǎng)護，可課堂作業(yè)1.三元催化器的工作原理及常見故障？課堂作業(yè)1.三元催化器的工作原理及常見故障？三元催化器工作原理和技術三元催化器工作原理和技術汽車主要污染物一氧化碳（CO）氮氧化物（NOx）碳氫化合物（HC）微粒三元催化器相關原理和技術汽車主要污染物一氧化碳（CO）氮氧化物碳氫微粒三元催化器相關三元催化器相關原理和技術汽車排放控制技術的發(fā)展過程年份技術措施1966－1973曲軸箱強制通風系統(tǒng)，廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，空氣噴射凈化1974－1979改進化油器，無觸點點火，使用并改進催化劑1980－1983反饋（閉環(huán)）系統(tǒng)，進一步改進化油器和催化劑（包括三效催化劑），改進發(fā)動機，揮發(fā)性排放物控制1984－1993發(fā)動機改進，電子控制，燃油噴射，催化劑和廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的進一步改進1994－現(xiàn)在進一步改進發(fā)動機，控制裝置，供油，電預熱催化劑和廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，改進揮發(fā)性排放物控制，車載診斷三元催化器相關原理和技術汽車排放控制技術的發(fā)展過程年份技術措三元催化器相關原理和技術歐洲轎車排放標準對比等級一氧化碳碳氫化合物氮氧化物碳氫+氮氧化物顆粒物柴油歐1標準2.72(3.16)--0.97(1.13)0.14(0.18)歐2標準1--0.70.08歐3標準0.64-0.50.560.05歐4標準0.5-0.250.30.025歐5標準0.5-0.180.230.005歐6標準0.5-0.080.170.005汽油歐1標準2.72(3.16)--0.97(1.13)-歐2標準2.2--0.5-歐3標準2.30.20.15--歐4標準10.10.08--歐5標準10.10.06-0.005歐6標準10.10.06-0.005三元催化器相關原理和技術歐洲轎車排放標準對比等級一氧化碳碳氫三元催化器相關原理和技術歐Ⅲ、Ⅳ型汽車尾氣污染物排放標準該表結合汽車車型，詳細地列舉出了尾氣的排放標準。三元催化器相關原理和技術歐Ⅲ、Ⅳ型汽車尾氣污染物排放標準該機外凈化 二次空氣噴射技術、顆粒物捕集技術、熱反應器技術、三元催化凈化技術、氧化催化技術等。汽車尾氣凈化的主要方式：三元催化器相關原理和技術目前輕型車排氣的最主要凈化方式機內凈化 汽油噴射電控系統(tǒng)、典型低排放燃燒系統(tǒng)、廢氣再循環(huán)系統(tǒng)以及其他機內凈化技術等。機外凈化汽車尾氣凈化的主要方式：三元催化器相關原理和技術目前三元催化器相關原理和技術三元催化器將汽車排氣系統(tǒng)中的有害物質碳氫化合物、一氧化碳和氮氧化物轉化為水、二氧化碳和氮氣。三元催化器相關原理和技術三元催化器將汽車排氣系統(tǒng)中的有害物質三元催化器相關原理和技術三元催化器相關原理和技術四部分：1殼體2減震層3載體：蜂窩狀陶瓷4

活性涂層：鉑、鈀、銠貴金屬及稀土化合物等三元催化器相關原理和技術催化劑墊片殼體核心部分催化涂層四部分：三元催化器相關原理和技術催化劑墊片殼體核心部分催三元催化器相關原理和技術三元催化器相關原理和技術三元催化器相關原理和技術車載三元催化器外觀圖三元催化器相關原理和技術車載三元催化器外觀圖有催化劑參與的化學反應稱為催化反應。固體催化劑對氣態(tài)或液態(tài)反應物所起的催化作用為多相催化。車用三元催化器上進行的反應也為多相催化反應。催化反應過程三元催化器相關原理和技術有催化劑參與的化學反應稱為催化反應。催化反應過程三元催化器三元催化器相關原理和技術必要條件：高溫和具備化學還原劑總量反應：NO+CO→0.5N2+CO2NO+H2→0.5N2+H2O(2m+0.5n)NO+CmHn

→(m+0.25n)N2+0.5nH2O+mCO2CO氧化反應HC氧化反應NOx還原反應總量反應：CO+0.5O2→CO2部分CO可通過水煤氣反應：CO+H2O→CO2+H22H2+O2→2H2O總量反應：CmHn+(m+0.25n)O2→mCO2+0.5nH2O反應機理催化劑表面上的反應過程三元催化器相關原理和技術必要條件：高溫和具備化學還原劑CO氧催化器轉化效率與使用條件密切相關。最關鍵因素：

1空燃比

2使用溫度

三元催化器相關原理和技術催化器轉化效率與使用條件密切相關。三元催化器相關原理和技術在三元催化器中，HC和CO進行氧化反應，NOx進行還原反應。富氧時HC、CO轉化效率高，貧氧時NOx的轉化效率高。在理論值附近一個很窄的范圍內，HC、CO和NOx轉化效率都比較高，稱為空燃比窗口?？杖急却翱冢哼x擇和匹配催化劑配方的一個重要參數(shù)?？杖急热呋飨嚓P原理和技術在三元催化器中，HC和CO進行氧化反應，NOx進行還原反應。轉化效率達到50%的溫度為起燃溫度，它是選擇和匹配催化劑配方的另一個重要參數(shù)。在三元催化劑的開發(fā)中，要盡量降低起燃溫度。催化器應盡量靠近發(fā)動機并考慮加熱、抗震及防燒蝕措施。一般情況下，催化劑能在800℃左右長期正常工作。使用溫度三元催化器相關原理和技術轉化效率達到50%的溫度為起燃溫度，它是選擇和匹配催化劑配方三元催化器的效果三元催化器的效果26-三元催化器課件26-三元催化器課件汽車污染物排放量和需要達到的排放標準（歐Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ…）決定了不同的三元催化劑配方。催化劑配方優(yōu)化的目的是保證HC、CO、NOx轉化效率同時達到最佳的水平。選擇耐高溫性好，同時添加儲氧性能好、熱穩(wěn)定性好的過渡金屬氧化物、稀土氧化物等。同時，需要對三元催化器結構也進行優(yōu)化設計。三元催化劑配方的研制依據(jù)三元催化器相關原理和技術汽車污染物排放量和需要達到的排放標準（歐Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ…）決定載體承載催化劑，提供大的比表面，使催化劑與有害氣體充分接觸。最常用載體為陶瓷蜂窩載體及金屬蜂窩載體，常用規(guī)格有400目、600目等。

陶瓷蜂窩載體主要技術參數(shù)：外形尺寸、抗壓強度、抗熱沖擊性、孔密度、壁厚、熱膨脹系數(shù)、吸水率等。三元催化器相關原理和技術載體載體承載催化劑，提供大的比表面，使催化劑與有害氣體充分接觸。催化劑目前，車輛中廣泛使用的催化劑是鉑、鈀、銠以及過渡金屬氧化物、稀土氧化物等。催化劑參數(shù)：貴金屬含量、貴金屬比例等催化劑性能指標：起燃溫度、空燃比特性和耐久性。三元催化器相關原理和技術催化劑涂覆材料包括：催化劑、催化助劑、穩(wěn)定劑、γ-Al2O3涂層材料等。催化劑目前，車輛中廣泛使用的催化劑是鉑、鈀、銠以及過渡金屬氧三元催化器相關原理和技術催化劑活性組分三元催化器相關原理和技術催化劑活性組分墊片金屬墊層：具有較大的彈性，能夠很好地保護載體免受強氣流沖擊。非金屬膨脹墊層：除了減震作用以外，還具有隔熱、防止氣流旁通以及催化劑松動的作用。三元催化器相關原理和技術墊片：在催化轉化器中起減振、抗沖擊、緩解熱應力、保護載體不受損壞、保溫和密封的作用。墊片金屬墊層：具有較大的彈性，能夠很好地保護載體免受強氣流殼體殼體材料一般為409不銹鋼。殼體型腔與載體尺寸完全相配，過渡部分合理引導和分布氣體的流動方向。體積較大的殼體在結構上設加強筋以提高剛度。三元催化器相關原理和技術殼體殼體材料一般為409不銹鋼。三元催化器相關原理和技術三元催化器相關原理和技術材料制備載體涂覆封裝、焊接催化器生產(chǎn)工藝關鍵環(huán)節(jié)三元催化器相關原理和技術材料制備催化器生產(chǎn)工藝關鍵環(huán)節(jié)三元催化器相關原理和技術催化劑涂覆示意圖三元催化器相關原理和技術催化劑涂覆示意圖涂覆：將催化涂層材料均勻地分布在載體表面γ-Al2O3涂覆： 為三元催化劑提供大的比表面積。過渡金屬氧化物、稀土氧化物涂敷： 提高三元催化劑的熱穩(wěn)定性，并提供較好的儲放氧功能。貴金屬涂覆： 完成三元催化劑功能的關鍵步驟，提供催化反應的活性中心。三元催化器相關原理和技術涂覆：將催化涂層材料均勻地分布在載體表面三元催化器相關原理和三元催化劑生產(chǎn)工藝流程圖三元催化劑生產(chǎn)工藝流程圖三元催化器的失效國外三元失效的主要原因是高速公路行駛造成的高溫失活，在中國主要是由于硫、磷、一氧化碳化學絡合物造成的化學中毒。究其原因，主要有以下幾個因素：三元催化器的失效國外三元失效的主要原因是高速公路行駛造成的高1、燃油標號低、油質差中國汽車排放目前實行歐2標準，歐2標準燃油要求辛烷值達到91、95、98，而中國只有90、93、97三檔，均低于歐2標準燃油。2004年中國技術監(jiān)督局曾對北京加油站進行了一次質量檢