Hộp xúc tác xử lý khí thải 3 thành phần-P1

Do đặc thù về quá trình đốt cháy nhiên liệu mà động cơ xăng và diesel có sự khác biệt lớn về khí xả của động cơ. Về cơ bản, khí xả động cơ xăng độc hại hơn động cơ dieselBởi vậy, tuy bộ xúc tác 3 thành phần có thể sử dụng trên cả hai loại động cơ, nhưng cấu tạo của chúng thì khác nhau. Bộ xúc tác ba thành phần trên động cơ xăng Đây là bộ xúc tác có cấu trúc dạng tổ ong, với tiết diện ống dạng tam giác hay vuông. Xương ống được...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Hộp xúc tác xử lý khí thải 3 thành phần-P1 Hộp xúc tác xử lý khí thải 3 thành phần-P1Do đặc thù về quá trình đốt cháynhiên liệu mà động cơ xăng vàdiesel có sự khác biệt lớn về khí xảcủa động cơ. Về cơ bản, khí xảđộng cơ xăng độc hại hơn động cơdiesel.Bởi vậy, tuy bộ xúc tác 3 thànhphần có thể sử dụng trên cả hai loạiđộng cơ, nhưng cấu tạo của chúngthì khác nhau.Bộ xúc tác ba thành phần trênđộng cơ xăngĐây là bộ xúc tác có cấu trúc dạngtổ ong, với tiết diện ống dạng tamgiác hay vuông. Xương ống đượclàm từ hợp kim tốt như inox hoặclàm từ hợp kim gốm sứ. Ngày nay,người ta thường sử dụng xươngống bằng lá kim loại liền có độ dàyrất nhỏ, do đó, chúng dẫn nhiệt tốtnên mất ít thời gian để kích hoạt bộxúc tác. Xương ống được phủ mộtlớp dạng xốp làm vật mang để kếthợp với các kim loại quý hiếm. Bềmặt được phủ lên này có độ dầy từ20-60 micromet, khá nhấp nhô đểtăng diện tích tiếp xúc của khí xảđối với bề mặt chất xúc tác. Vậtmang thường là các ôxit kim loạicó tác dụng tăng hoạt tính cho cácchất xúc tác hoặc đóng vai trò ổnđịnh cấu trúc bề mặt xúc tác. Cácôxit thường được sử dụng cho vậtmang là ôxit Zirconi, ôxit Xêri,…Các kim loại quý trong bộ xúc tácnhư Rodi (Rh), bạch kim (Pt),paladi (Pd) đều là những chất xúctác rất tốt trong khả năng kiểm soátkhí xả. Chúng thường được sửdụng vì ít bị “đầu độc” bởi cácthành phần độc hại trong khí xả.Mỗi bộ khí xả chỉ sử dụng vài gamkhối lượng của chúng để làm chấtxúc tác. Rodi có khả năng khử tốtkhí NOx, trong khi bạch kim vàpaladi thì giúp quá trình ôxi hóaCO và H-C dễ dàng hơn. Do đó,trong các bộ xúc tác ngày nay, lớpxúc tác chính là sự kết hợp củabạch kim và Rodi hoặc paladi vàRodi.Để xử lí thật triệt để, thật sạch cácchất độc, nhiệt độ chất xúc tác phảitrên 400 độ C. Ở nhiệt độ đó, cácchất xúc tác được kích hoạt hoàntoàn, thúc đẩy quá trình phản ứnghóa học, đưa 3 loại chất thải có độctố cao thành các chất không độc. Ởlớp khử, NOx bị tách thành khí nitơvà khí ôxi. Sau đó, khí ôxi vừađược tách ra cùng với lượng ôxi dưtrong khí thải và ôxi cung cấpthêm, dưới tác dụng của chất xúctác sẽ ôxi hóa CO và H-C thành cácchất không độc như khí nhà kínhCO2 và hơi nước.NOx → N2 + O2O2 + CO → CO2O2 + HC → H2O + CO2Vì đặc thù nhiên liệu, động cơ xăngdễ tạo ra khí xả chứa NOx, CO, H-C. Đồng thời, nhiệt độ khí xả độngcơ xăng cao, lớn hơn 600 độ C. Dođó, khi đặt bộ xúc tác ở vị trí phùhợp trên đường ống xả, bộ xúc tácsẽ tự động được kích hoạt vàchuyển hóa các chất độc thànhnhững chất ít độc hơn thải ra môitrường. Mặt khác, để đạt hiệu quảcao nhất, tỉ lệ khí - nhiên liệu cũngphải dao động thường xuyên trongkhoảng tiêu chuẩn cho phép. Nếuhỗn hợp đậm, tạo ra nồng độ CO vàH-C trong khí xả cao, sự khử hóahọc của NOx sẽ xảy ra, nhưng dothiếu ôxi nên vẫn còn CO và H-Ctrong khí xả ra ngoài. Hoặc, mộthỗn hợp nhạt, với nồng độ ôxitrong khí xả cao thì CO và H-C sẽbị ôxi hóa nhanh, do đó NOx vẫncòn lại sau phản ứng. Bởi vậy cầnđảm bảo tỉ lệ khí-nhiên liệu quaECU động cơ và cảm biến ôxi trênđường xả. Cảm biến ôxi đo lượngôxi còn lại trong khí xả. Từ đó xácđịnh được mức độ dư thừa khôngkhí nhằm điều chỉnh cho phù hợpvới tỉ lệ lý thuyết.Mặt khác, khi chạy trên đường, tỉ lệkhí – nhiên liệu luôn thay đổi theođiều kiện hoạt động của xe. Trongtrường hợp khởi động lạnh, chạykhông tải hay phanh bằng động cơ,nhiệt độ trong buồng cháy thấp,dẫn đến nhiệt độ khí xả trong ốngxả thấp. Điều này có thể khiến bộxúc tác không làm việc. Để hạn chếđiều này, người ta sử dụng thêmmột bộ xúc tác phụ đặt trước bộchính, gần động cơ để tận dụngnhiệt từ động cơ tỏa ra làm nóngnhanh bộ xúc tác phụ. Nhiệt độ củabộ xúc tác phụ lúc này có thể lênđến 11000C, đòi hỏi vật liệu cũngphải thật bền và chịu được nhiệt độcao.Các bộ xúc tác ba thành phần đềuchứa đựng khả năng dự trữ ôxi.Khả năng này nằm trên lớp phủ baongoài xương ống. Lớp phủ đượclàm từ Xêri, Ziconi, Bari… sẽ tácdụng với ôxi dư trong khí xả khi dưthừa không khí trong động cơ tạothành các ôxit. Khi khí xả trong bộxúc tác thiếu ôxi, các ôxít này sẽnhả khí O2 cung cấp cho các quátrình hóa học tiếp theo.. ...