КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОЧИСТКИ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЕЙ

Устройство относится к каталитическим преобразователям, с помощью которого производится очистка выхлопных газов в двигателях.
Известны катализаторы, используемые для дожигания выхлопных газов, в которых в качестве активного элемента применяется платиновые, платино-паладиевые или платино-паладиево-родивые сплавы [Патент РФ №2107171. Очиститель выхлопных газов. 25.07.1994].
Недостатком известного устройства является дороговизна и относительно небольшой срок службы.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является катализатор, в котором благородный металл закрепляется на металлооксидном носителе [Патент РФ №2395341, Катализатор для очистки выхлопных газов, способ регенерации такого катализатора, а также устройство и способ очистки выхлопных газов при использовании такого катализатора. 27.07.2010]. Недостатком известного устройства является сложность получения активных элементов катализатора, в состав которых входят оксиды редкоземельных металлов.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является катализатор для очистки выхлопных газов автомобилей.
Поставленная техническая задача реализуется в устройстве, состоящем из корпуса и активных элементов, и достигается тем, что в качестве активных элементов применяются детали, спеченные из порошка сплава титан-алюминий со сформированной на них нанопористой анодной оксидной пленкой.
3
2
6
2
Известно, что эффективность катализатора зависит от площади контакта каталитически активного материала со средой. Детали, выполненные из спеченного порошка сплава титан-алюминий с размерами гранул ~1-10 мкм, обладают удельной поверхностью ~1.6·10 см/г. Пористый оксид, сформированный на поверхности сплава анодным оксидированием, увеличивает удельную поверхность до 5·10 см/г.
Предлагаемое техническое решение поясняется примером.
Устройство с каталитическими свойствами выполнено из металлического цилиндрического корпуса диаметром 50 мм и длиной 150 мм. Объемно-пористые детали, спеченные из порошка сплава титан-алюминий, закрепляются внутри корпуса и занимают ~5% объема корпуса. На объемно-пористых деталях анодным оксидированием формируется пористый оксид толщиной 0.5 мкм и диаметром пор ~50 нм.
Работа устройства протестирована на стенде проверки концентрации оксида углерода СО и углеводородов СН в выхлопных газах автомобиля ВАЗ 2107. Измерения проводились с помощью газоанализатора МАНА Maschinenbau Haldenwang GmbH&Co по стандартной методике. Температура выхлопных газов, проходящих через катализатор, не превышала 60°С. Результаты теста приведены в таблице 1.
Как видно из таблицы, присутствие каталитически активных элементов в выхлопной трубе автомобиля снижает концентрацию оксида углерода в выхлопных газах при низких оборотах двигателя в 1.5 раза, при высоких - более чем в 6 раз. Концентрация углеводорода в выхлопных газах автомобиля также снижается как при низких, так и при высоких оборотах двигателя.
2
Положительный эффект от заявляемого устройства состоит в каталитической активности нанопористого оксида и в том, что большая удельная поверхность активных элементов способствует увеличению эффективности доокисления оксида углерода СО и углеводорода СН до СО в потоке выхлопных газов. Кроме того, стоимость такого устройства значительно меньше, чем катализаторов с использованием благородных металлов.
Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки
1. Патент РФ №2107171. Очиститель выхлопных газов. 25.07.1994.
2. Патент РФ №2395341. Катализатор для очистки выхлопных газов, способ регенерации такого катализатора, а также устройство и способ очистки выхлопных газов при использовании такого катализатора. 27.07.2010.
Таблица 1.
Результаты испытаний катализатора
Параметр
Норматив на мин оборотах
Факт без катализатора
Факт с катализатором
Норматив на повышенных оборотах
Факт без катализатора
Факт с катализатором
СО, %
3.5
2.4
1.6
2
3.3
0.5
СН, ppm
1200
600
10
600
110
55