Dieselový motor je už dlho ťahúňom v rôznych odvetviach, poháňa nákladné autá, autobusy, stavebné stroje a iné. Naftové motory však vypúšťajú rôzne znečisťujúce látky vrátane oxidov dusíka (NOx), pevných častíc (PM), oxidu uhoľnatého (CO) a nespálených uhľovodíkov (HC). Diesel Oxidation Catalysts (DOC) zohrávajú kľúčovú úlohu pri znižovaní týchto škodlivých emisií. V tomto blogu sa ako dodávateľ Diesel Oxidation Catalyst ponoríme do úlohy substrátu v Diesel Oxidation Catalyst.
Pochopenie oxidačných katalyzátorov nafty
Predtým, ako budeme diskutovať o substráte, je dôležité pochopiť, čo je to Dieselový oxidačný katalyzátor a ako funguje. DOC je zariadenie inštalované vo výfukovom systéme naftového motora. Jeho primárnou funkciou je oxidácia CO, HC a rozpustnej organickej frakcie (SOF) PM na menej škodlivé látky, ako je oxid uhličitý (CO₂) a voda (H2O).
DOC pozostáva z dvoch hlavných zložiek: katalyzátora a substrátu. Katalyzátorom je typicky vzácny kov, ako je platina (Pt) alebo paládium (Pd), ktoré poskytujú aktívne miesta pre oxidačné reakcie. Substrát na druhej strane slúži ako nosná štruktúra pre katalyzátor a poskytuje veľkú plochu povrchu pre interakciu výfukových plynov s katalyzátorom.
Úloha substrátu v dieselovom oxidačnom katalyzátore
1. Fyzická podpora
Substrát poskytuje katalyzátoru stabilnú fyzikálnu podporu. Musí byť schopný odolať vysokým teplotám, mechanickým vibráciám a tepelnému namáhaniu, ktoré sa vyskytujú vo výfukovom systéme. Bežné materiály používané na substráty zahŕňajú kordierit, karbid kremíka (SiC) a kov.
Cordierit je keramický materiál, ktorý je široko používaný v DOC vďaka svojmu nízkemu koeficientu tepelnej rozťažnosti, ktorý mu umožňuje odolávať tepelným cyklom bez praskania. Má tiež relatívne vysokú pórovitosť, ktorá poskytuje veľkú povrchovú plochu pre povlak katalyzátora.
Karbid kremíka je ďalším populárnym substrátovým materiálom. Má vynikajúcu tepelnú vodivosť a mechanickú pevnosť, vďaka čomu je vhodný pre vysokoteplotné aplikácie. Substráty SiC sa často používajú v aplikáciách, kde sa očakávajú vysoké teploty výfukových plynov, ako napríklad v dieselových motoroch s vysokým zaťažením.
Kovové substráty, zvyčajne vyrobené z nehrdzavejúcej ocele, ponúkajú dobrú mechanickú odolnosť a možno ich ľahko tvarovať do zložitých tvarov. Sú tiež relatívne ľahké, čo môže pomôcť znížiť celkovú hmotnosť výfukového systému.
2. Poskytovanie povrchovej plochy
Jednou z najdôležitejších úloh substrátu je poskytnúť veľkú povrchovú plochu pre povlak katalyzátora. Čím väčší je povrch, tým väčší je kontakt medzi výfukovými plynmi a katalyzátorom, čo zvyšuje účinnosť oxidačných reakcií.
Substráty sú navrhnuté s voštinovou štruktúrou, ktorá pozostáva z veľkého počtu paralelných kanálov. Steny týchto kanálikov sú potiahnuté materiálom katalyzátora. Voštinová štruktúra maximalizuje povrchovú plochu na jednotku objemu, čo umožňuje vysokú koncentráciu aktívnych miest pre oxidačné reakcie.
Hustota buniek voštinovej štruktúry, ktorá je definovaná ako počet buniek na štvorcový palec (cpsi), sa môže meniť v závislosti od aplikácie. Vyššie hustoty článkov majú vo všeobecnosti za následok väčší povrch, ale môžu tiež zvýšiť protitlak vo výfukovom systéme. Preto je potrebné starostlivo zvoliť hustotu buniek, aby sa vyrovnali požiadavky na povrchovú plochu s obmedzeniami poklesu tlaku.
3. Prenos tepla
Substrát tiež hrá úlohu pri prenose tepla v rámci DOC. Počas oxidačných reakcií vzniká teplo ako vedľajší produkt. Substrát pomáha rozptýliť toto teplo a udržiavať rovnomerné rozloženie teploty v katalyzátore.
Dobré vlastnosti prenosu tepla sú nevyhnutné, aby sa zabránilo lokálnemu prehriatiu, ktoré môže viesť k deaktivácii katalyzátora a zníženiu výkonu. Tepelná vodivosť materiálu substrátu ovplyvňuje jeho schopnosť prenášať teplo. Ako už bolo spomenuté, substráty SiC majú vynikajúcu tepelnú vodivosť, vďaka čomu sú obzvlášť vhodné pre aplikácie, kde sa vyžaduje účinný prenos tepla.
4. Distribúcia toku
Substrát pomáha rovnomerne distribuovať výfukové plyny po povrchu katalyzátora. Rovnomerná distribúcia prietoku je rozhodujúca na zabezpečenie efektívneho využitia všetkých častí katalyzátora a na zabránenie kanalizácie, kde výfukové plyny prednostne prúdia cez určité kanály, pričom ostatné časti katalyzátora zostávajú nedostatočne využívané.
Voštinová štruktúra substrátu pomáha podporovať rovnomernejšiu distribúciu prúdenia vytvorením veľkého počtu paralelných dráh prúdenia. Okrem toho je možné optimalizovať konštrukciu vstupu a výstupu DOC, aby sa ďalej zlepšila distribúcia prietoku.
Vplyv vlastností substrátu na výkonnosť DOC
1. Účinnosť konverzie
Povrchová plocha a pórovitosť substrátu majú priamy vplyv na účinnosť konverzie DOC. Väčší povrch poskytuje aktívnejšie miesta pre oxidačné reakcie, ktoré môžu zvýšiť konverziu CO, HC a SOF. Pórovitosť substrátu ovplyvňuje aj difúziu výfukových plynov na povrch katalyzátora. Vyššia pórovitosť umožňuje lepšiu difúziu, čo môže zlepšiť kinetiku reakcie a celkovú účinnosť konverzie.
2. Pokles tlaku
Hustota buniek a hrúbka steny substrátu môžu významne ovplyvniť pokles tlaku na DOC. Vyššia hustota buniek alebo hrubšie steny vo všeobecnosti vedú k vyššiemu poklesu tlaku. Nadmerný pokles tlaku môže znížiť výkon motora a spotrebu paliva. Preto je dôležité vybrať substrát s vhodnou hustotou buniek a hrúbkou steny, aby sa minimalizoval pokles tlaku pri stále dosiahnutí požadovanej účinnosti konverzie.
3. Trvanlivosť
Trvanlivosť podkladu je rozhodujúca pre dlhodobú výkonnosť DOC. Substrát musí byť schopný odolať náročným prevádzkovým podmienkam vo výfukovom systéme, vrátane vysokých teplôt, tepelných cyklov a mechanických vibrácií. Cordieritové substráty sú známe svojou dobrou odolnosťou voči tepelným šokom, zatiaľ čo SiC substráty ponúkajú vynikajúcu mechanickú pevnosť. Kovové podklady sú tiež relatívne odolné a odolávajú korózii.
Naša ponuka ako dodávateľ oxidačných katalyzátorov nafty
Ako popredný dodávateľ dieselových oxidačných katalyzátorov ponúkame širokú škálu substrátov, ktoré uspokoja rôznorodé potreby našich zákazníkov. Chápeme dôležitosť výberu správneho substrátu pre optimálny výkon DOC a náš tím odborníkov vám môže pomôcť vybrať ten najvhodnejší substrát na základe vašich špecifických požiadaviek na aplikáciu.
Okrem DOC ponúkame aj iné katalyzátory na reguláciu emisií, ako naprKatalyzátor SCR certifikovaný Čínskou klasifikačnou spoločnosťou so štandardom emisií Nox lepším ako Euro VI,Katalyzátor kĺzania amoniaku, aSCR katalyzátor na báze Fe. Tieto katalyzátory pracujú v spojení s DOC a poskytujú komplexné riešenia kontroly emisií pre dieselové motory.
Kontaktujte nás kvôli obstarávaniu a vyjednávaniu
Ak máte záujem o naše Dieselové oxidačné katalyzátory alebo iné produkty na kontrolu emisií, pozývame vás, aby ste nás kontaktovali kvôli obstarávaniu a ďalšej diskusii. Náš špecializovaný predajný tím je pripravený pomôcť vám s vašimi otázkami a poskytnúť vám podrobné informácie o produktoch a cenách.
Referencie
- Heywood, JB (1988). Základy spaľovacieho motora. McGraw-Hill.
- Johnson, TV (2009). Dodatočná úprava výfukových plynov nafty. Chemical Reviews, 109(8), 4056-4079.
- Koebel, M., Elsener, M., & Kleemann, M. (2000). Dieselové oxidačné katalyzátory: Aktivita na oxidáciu sadzí. Applied Catalysis B: Environmental, 25(3), 179-194.
