專利名稱：一種汽車尾氣催化凈化器及冷啟動(dòng)污染控制應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車尾氣污染控制技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，是涉及一種汽車尾氣 冷啟動(dòng)污染控制的方法和技術(shù)，并涉及提高催化劑和催化凈化器壽命的技術(shù)。
背景技術(shù)：
汽車尾氣已成為人類社會(huì)一大流動(dòng)污染源，危害人們的身體健康。汽車尾氣 三效催化凈化器和電噴閉環(huán)控制是有效解決汽車尾氣污染的措施之一。通常汽車 尾氣三效催化凈化器由三效催化劑、襯墊、外殼等部分構(gòu)成，其中起催化凈化作 用的是三效催化劑。由于汽車尾氣三效催化劑只有在一定溫度(250~400°C)下 起燃后，才能發(fā)揮催化凈化作用，在汽車尾氣冷啟動(dòng)階段，會(huì)造成大量尾氣產(chǎn)生 和排放(約占汽車尾氣總排放量的60~80%)。汽車尾氣冷啟動(dòng)污染控制已成為 滿足更嚴(yán)格汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)關(guān)鍵。另外普通催化凈化器還存在三效催化 劑在汽車行使過程中的超溫劣化問題，縮短催化劑和催化凈化器的使用壽命。
US5850734-A， EP796137-A， CN1799689公開了緊密耦合前置催化劑，密 偶催化劑離發(fā)動(dòng)機(jī)較近，可快速起燃，縮短冷啟動(dòng)時(shí)間，從而減少冷啟動(dòng)排放； 但密偶催化劑需要耐受很高的操作溫度，而且在高溫下容易失活。 US2002187893, US6953769, US2002139112等公開了 HC捕獲器，在冷啟動(dòng)時(shí) 將排放的碳?xì)浠衔镂?，在達(dá)到起燃溫度之后，將吸附的HC釋放進(jìn)行催化凈 化。但由于HC捕獲器的引入，使得催化凈化系統(tǒng)變得復(fù)雜。US5070694、 US5512789等報(bào)道了三效催化劑電加熱技術(shù)，但電加熱技術(shù)存在設(shè)計(jì)復(fù)雜、制造 成本高、運(yùn)行可靠性差等缺點(diǎn)，因而技術(shù)應(yīng)用受到了很大限制。
US5477676發(fā)明的尾氣催化器包括真空夾層和相變儲(chǔ)能材料層，并在催化凈 化器外部安裝氫氣供給裝置，根據(jù)催化凈化器工作溫度，通過主動(dòng)輸入或吸收夾 層內(nèi)氫氣，來控制夾層內(nèi)真空度，從而實(shí)現(xiàn)低溫隔熱，高溫傳熱效果。但由于主 動(dòng)控制，使得該系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜，存在控制部件較多，容易損壞、失靈等缺點(diǎn)。 US6203764報(bào)道催化凈化器中，儲(chǔ)氫材料置入真空夾層內(nèi)，且與相變材料接觸， 通過相變材料溫度進(jìn)行被動(dòng)加熱。盡管相變材料的使用可以有效吸收儲(chǔ)存尾氣熱 量，但增加了凈化器系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種裝置簡單、加工成本低、并具有響應(yīng)速度快、穩(wěn)定 性強(qiáng)的汽車尾氣催化凈化器。本發(fā)明的另一 目的是提供本發(fā)明所述的汽車尾氣催 化凈化器作為冷啟動(dòng)污染物排放控制應(yīng)用，和/或作為控制汽車尾氣三效催化劑 工作溫度，并提高催化劑和催化凈化器使用壽命的應(yīng)用。本發(fā)明可有效解決汽車 尾氣催化劑在冷啟動(dòng)階段難于快速起燃，汽車尾氣催化劑在過高溫度下易失活而 報(bào)廢等問題。
為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案-
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是將汽車尾氣催化凈化器外殼制作成類似杜瓦瓶狀 的真空夾層結(jié)構(gòu)，真空夾層內(nèi)部含有儲(chǔ)氫合金和吸氣材料中的至少一種，且在夾 層內(nèi)部分布的方式為下述方式中的一種或幾種均勻鍍有粉狀儲(chǔ)氫合金、均勻鍍 有粉狀吸氣材料、均勻分布?jí)K狀儲(chǔ)氫合金、均勻分布?jí)K狀吸氣材料；并且在所述 的真空夾層內(nèi)部含有儲(chǔ)氫合金和吸氣材料的兩種情況下，所述的儲(chǔ)氫合金為氫化 的儲(chǔ)氫合金；在所述的真空夾層內(nèi)部含有儲(chǔ)氫合金或吸氣材料的一種情況下，所 述的儲(chǔ)氫合金為氫化的儲(chǔ)氫合金，或所述的吸氣材料為氫化的吸氣材料。儲(chǔ)氫合 金根據(jù)尾氣和催化劑的溫度進(jìn)行被動(dòng)吸氫、放氫行為，同時(shí)改變真空夾層內(nèi)的真 空度，改變催化凈化器的散熱速度，從而簡化汽車尾氣催化凈化器的結(jié)構(gòu)和控制 部件。該催化凈化器可保持室溫和低溫下(<400°C)夾層內(nèi)高真空度，保證催化 凈化器真空夾層在冷啟動(dòng)階段完全杜絕熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流等現(xiàn)象，促使催化劑快速 升溫起燃；另一方面保證汽車停止后，催化凈化器溫度降到起燃溫度附近時(shí)處于 保溫狀態(tài)，以有利于汽車催化劑下次快速啟動(dòng)起燃。
由于氫氣本身具有很強(qiáng)的導(dǎo)熱能力，凈化器夾層內(nèi)只有在保持高真空狀態(tài)下 (大于10—Storr)，才能具有良好保溫效果。 一般儲(chǔ)氫合金由于材料性質(zhì)或多次吸 放氫循環(huán)后劣化致使夾層真空度下降。吸氣材料具有在較低溫度下良好的多種氣 體吸收能力，如02、 N2、 CO、 C02、 H2、 H20等。本發(fā)明即是采用高性能儲(chǔ)氫 合金、吸氣材料中的一種或兩種，以達(dá)到并保持低溫下凈化器夾層的高真空度和 提高凈化器的使用壽命。該催化凈化器勿需其他輔助部件，裝置簡單，加工成本 低，并具有響應(yīng)速度快、穩(wěn)定性強(qiáng)的特點(diǎn)。
氫氣是熱的良導(dǎo)體，當(dāng)汽車尾氣催化凈化器起燃后達(dá)到工作溫度時(shí)，儲(chǔ)氫合金釋放少量氫氣可使原真空傳導(dǎo)率增加近百倍，使原真空絕熱系統(tǒng)變成一個(gè)熱導(dǎo) 體，熱量可以通過傳導(dǎo)、對(duì)流等方式散發(fā)出去。當(dāng)汽車停止后催化凈化器溫度降 溫時(shí)，氫氣被吸收，當(dāng)降到催化劑起燃溫度時(shí)，氫氣基本吸收完畢，同時(shí)借助吸 氣材料進(jìn)一步吸氫，真空夾層又恢復(fù)高真空狀態(tài)，杜絕夾層內(nèi)的熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流， 減少熱損失，起保溫作用。另外真空夾層內(nèi)也可單獨(dú)采用高性能氫化的儲(chǔ)氫合金 或氫化的吸氣材料達(dá)到低溫真空絕熱保溫和高溫釋氫導(dǎo)熱目的。
本發(fā)明內(nèi)容具體地說，是一種汽車尾氣冷啟動(dòng)污染控制方法和技術(shù)，并涉及 提高催化劑和催化凈化器壽命的技術(shù)。即公開一種汽車尾氣催化凈化器，該凈化 器由三效催化劑、襯墊、真空夾層外殼三部分組成，且真空夾層內(nèi)部含有儲(chǔ)氫合 金、吸氣材料中的至少一種，即真空夾層內(nèi)部含有吸氣材料和氫化的儲(chǔ)氫合金， 或真空夾層內(nèi)含有氫化的儲(chǔ)氫合金，或真空夾層內(nèi)含有氫化的吸氣材料，且在夾 層內(nèi)部分布的方式為下述方式中的一種或幾種均勻鍍有粉狀儲(chǔ)氫合金、均勻鍍 有粉狀吸氣材料、均勻分布?jí)K狀儲(chǔ)氫合金、均勻分布?jí)K狀吸氣材料。催化凈化器 夾層在室溫或低溫下可保持高真空，在-10'C 40(TC之間，真空度大于l(T5torr， 在40(TC 80(TC之間，外殼夾層內(nèi)充有氫氣，真空度小于l(T2 torr。本發(fā)明所述 汽車尾氣催化凈化器可應(yīng)用于機(jī)動(dòng)車尾氣污染物控制，具體說加快催化劑起燃 (25(TC 40(TC)，減少冷啟動(dòng)污染物排放本發(fā)明所述汽車尾氣催化凈化器還可 應(yīng)用于三效催化劑工作溫度(600~950°C)的有效控制，防止催化劑超溫失活， 從而提高催化劑和凈化器使用壽命。
儲(chǔ)氫合金或吸氣材料根據(jù)不同要求，可采用不同性質(zhì)的合金；儲(chǔ)氫合金或吸 氣材料在夾層內(nèi)部呈均勻塊狀分布或均勻粉狀鍍層，使得催化凈化器具有響應(yīng)速 度快、穩(wěn)定性強(qiáng)的特點(diǎn)，并且勿需其他輔助部件，凈化器裝置簡單，制造成本低。
本發(fā)明中所提到的汽車尾氣催化凈化器是三效主催化凈化器或前置密偶催 化凈化器。本發(fā)明提到的儲(chǔ)氫合金在300 700'C之間具有良好吸氫能力，在400 卩~800°〇之間具有良好放氫特性；而且合金使用溫度大于20(TC，在500-1000 'C高溫下無分相。本發(fā)明提到的吸氣材料在-10 40(TC之間有良好吸氫能力，在 40(TC以上不具有吸氫能力，在400'C以上可放氫，用于保持催化凈化器外殼夾 層在室溫和低溫下具有高真空度狀態(tài)，有利于汽車尾氣三效催化劑的快速起燃， 減少冷啟動(dòng)排放，有利于汽車尾氣催化凈化器在停止后具有起燃溫度附近的保溫
6作用，以促進(jìn)下次冷啟動(dòng)時(shí)汽車尾氣催化劑快速起燃。
在本發(fā)明的汽車尾氣催化凈化器中，儲(chǔ)氫合金和吸氣材料分別為稀土RE合 金、Ti系合金、Zr系合金、Mg系合金中的至少一種。稀土RE為La、 Ce、 Pr、 Nd、 Sm、 Gd、 Y、 Tb、 Tm、 Yb、 Dy、 Ho、 Er、 Lu中的至少一種。
在本發(fā)明的汽車尾氣催化凈化器中，儲(chǔ)氫合金和吸氣材料分別優(yōu)選為Ti系 合金、Zr系合金中的至少一種。
本發(fā)明中儲(chǔ)氫合金表達(dá)式為AUxBx，其中A為Ti、 Zr、稀土 RE、 Mg中的 至少一種，B為Hf、 Nb、 Cr、 Fe、 Ca、 Ni、 Mn、 Mo、 Al中的至少一種，x為 摩爾比0.05~0.90,稀土RE包括La、 Ce、 Sm、 Nd、 Gd、 Y、 Tb、 Tm、 Yb中 的至少一種，其合金使用溫度大于20(TC，在500 100(TC高溫下無分相。儲(chǔ)氫合 金在300 70(TC進(jìn)行吸氫，在40(TC 80(TC進(jìn)行放氫。
本發(fā)明中吸氣材料表達(dá)式為C^Dx，其中C為Ti、 Zr、稀土RE、 Mg中的 至少一種，D為Nb、 Cu、 Mo、 Fe、 Co、 V、 Al、 Mn、 Si中的至少一種，x為 摩爾比0.05~0.90，稀土RE包括La、 Pr、 Nd、 Y、 Dy、 Ho、 Er、 Lu中的至少 一種。吸氣材料在-10 40(TC進(jìn)行吸氫，在40(TC以上不吸氫且可放氫。
稀土具有獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)，稀土金屬的引入能夠提高儲(chǔ)氫合金或吸氣材料的 性能。
本發(fā)明中三效催化劑是含有貴金屬M(fèi)的尾氣凈化催化劑，M為鉑、鈀、銠 中的至少一種；催化劑中含有氧化鋁、氧化鈰、氧化鋯中的至少一種；貴金屬可 有效消除尾氣中的一氧化碳、碳?xì)浠衔锖偷趸铮趸X、氧化鈰、氧化鋯 可做為催化劑的活性涂層。
本發(fā)明所述汽車尾氣催化凈化器，由于含有吸氣材料，夾層在室溫或低溫下 可保持高真空，如在-10'C 400。C之間，外殼夾層內(nèi)真空度大于l(T5torr。催化凈 化器可有效減少冷啟動(dòng)污染物排放，防止三效催化劑過溫失活，提高催化劑和催 化凈化器的使用壽命。


圖1為本發(fā)明汽車尾氣催化凈化器結(jié)構(gòu)示意圖。
其中，圖1中的標(biāo)號(hào)為1:真空夾層；2:塊狀儲(chǔ)氫合金；3:塊狀吸氣材料；4: 催化劑；5:襯墊
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明技術(shù)方案。但保護(hù)范圍不局限于實(shí)施例， 任何同上述發(fā)明思想相似或相同的技術(shù)都屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。實(shí)施例中的儲(chǔ)氫 合金、吸氣材料的表達(dá)式中的數(shù)字均為摩爾比。
對(duì)比實(shí)施例
取某裝有蜂窩狀Pt-Pd-Rh/A2Cb貴金屬三效催化劑的普通汽車尾氣催化凈化 器，催化劑起燃溫度為34(TC，汽車啟動(dòng)到催化劑起燃，需要130秒時(shí)間；催化 劑正常工作汽車尾氣溫度80(TC時(shí)，催化劑與凈化器實(shí)際溫度857°C。
實(shí)施例1:
用上述對(duì)比實(shí)施例Pt-Pd-Rh/Al203貴金屬三效催化劑，但采用本發(fā)明帶真空
夾層外殼的催化凈化器，本發(fā)明汽車尾氣催化凈化器結(jié)構(gòu)如圖1所示，尾氣催化 凈化器外殼采用杜瓦瓶狀的真空夾層結(jié)構(gòu)，即尾氣催化凈化器外殼具有真空夾層
1，在真空夾層l內(nèi)部均勻分布?jí)K狀儲(chǔ)氫合金2、塊狀吸氣材料3，在尾氣催化凈 化器內(nèi)裝有催化劑4，催化劑與真空夾層外殼之間裝有襯墊5。也可以在真空夾 層1內(nèi)鍍有粉狀儲(chǔ)氫合金或粉狀吸氣材料(圖未示)。在本實(shí)施例1中，真空夾 層1內(nèi)部只均勻分布?jí)K狀儲(chǔ)氫合金2，即是夾層內(nèi)均勻分布?jí)K狀氫化的 Zr0.5-Fe0.3-A10.2儲(chǔ)氫合金25克，3(TC下夾層內(nèi)保持高真空，真空度為9.5 x 10—6 torr。催化劑與真空夾層之間裝有襯墊。汽車?yán)鋯?dòng)需要時(shí)間100秒；催化劑正 常工作汽車尾氣溫度80(TC時(shí)，夾層內(nèi)真空度為7.5 x l(T2torr，催化劑實(shí)際溫度 為81(TC。汽車停止后，室溫下夾層內(nèi)真空度為9.6xlO—Sorr。
實(shí)施例2:
試驗(yàn)操作同實(shí)施例1,但夾層內(nèi)均勻分布?jí)K狀氫化的Zr0.5-Fe0.3-A10.2儲(chǔ)氫 合金25克外，另均勻分布?jí)K狀10克Ti0.7-La0.1-Mo0.2吸氣材料，25'C下夾層 內(nèi)真空度為5.7x l(T6 torr。汽車?yán)鋯?dòng)需要時(shí)間65秒；催化劑正常工作汽車尾氣溫度80(TC時(shí)，夾層內(nèi)真空度為3.0 x 10"torr，催化劑實(shí)際溫度為797°C。汽車 停止后，室溫下夾層內(nèi)真空度為5.8xl0—、orr。
實(shí)施例3:
試驗(yàn)操作同實(shí)施例1，但夾層內(nèi)均勻鍍有粉狀氫化的Ti0.75-Cu0.05-Mo0.2 吸氣材料28克，25'C下夾層內(nèi)真空度為9.0 x 10—6 torr。汽車?yán)鋯?dòng)需要時(shí)間98 秒；催化劑正常工作汽車尾氣溫度80(TC時(shí)，夾層內(nèi)真空度為6.5 x l(r2torr，催 化劑實(shí)際溫度為809°C。汽車停止后，室溫下夾層內(nèi)真空度為9.1 x l(T6torr。
實(shí)施例4:
試驗(yàn)操作同實(shí)施例1 ，但夾層內(nèi)均勻鍍有粉狀氫化的 Ti0.65-La0.1-Cu0.05-Mo0.2吸氣材料28克，25。C下夾層內(nèi)真空度為7.5 x l(T6torr。 汽車?yán)鋯?dòng)需要時(shí)間87秒；催化劑正常工作汽車尾氣溫度800'C時(shí)，夾層內(nèi)真 空度為7.0x l(T2torr，催化劑實(shí)際溫度為803°C。汽車停止后，室溫下夾層內(nèi)真 空度為7.6 x It)-6 torr。
實(shí)施例5:
試驗(yàn)操作同實(shí)施例l，但夾層內(nèi)均勻分布?jí)K狀氫化的Zr0.4-Nd0.2-Fe0.2-A10.2 儲(chǔ)氫合金25克，25。C下夾層內(nèi)真空度為7.4xlO《torr。汽車?yán)鋯?dòng)需要時(shí)間85 秒；催化劑正常工作汽車尾氣溫度80(TC時(shí)，夾層內(nèi)真空度為7.2 x l(T2torr，催 化劑實(shí)際溫度為802'C。汽車停止后，室溫下夾層內(nèi)真空度為7.4xl0、orr。
實(shí)施例6:
試驗(yàn)操作同實(shí)施例1，但夾層內(nèi)均勻分布?jí)K狀氫化的Mg0.5-Nd0.3-A10.2儲(chǔ) 氫合金20克外，另均勻鍍有粉狀15克Zr0.4-Y0.4-Fe0.2吸氣材料，50'C下夾層 內(nèi)真空度為6.3xl0—6 torr。汽車?yán)鋯?dòng)需要時(shí)間70秒；催化劑正常工作汽車尾 氣溫度600'C時(shí)，夾層內(nèi)真空度為9.5xl0、orr，催化劑實(shí)際溫度為602°C。汽車 停止后，室溫下夾層內(nèi)真空度為6.5xl(^torr。
實(shí)施例7:
試驗(yàn)操作同實(shí)施例1，但夾層內(nèi)均勻鍍有粉狀氫化的Ti0.6-Mo0.4儲(chǔ)氫合金
925克外，另均勻鍍有粉狀10克Ti0.1-V0.7-A10.2吸氣材料，40(TC下夾層內(nèi)真空 度為6.0xl0—6 torr。汽車?yán)鋯?dòng)需要時(shí)間75秒；催化劑正常工作汽車尾氣溫度 800。C時(shí)，夾層內(nèi)真空度為1.5 x 10"torr，催化劑實(shí)際溫度為799°C。汽車停止后， 室溫下夾層內(nèi)真空度為6.1 x l(T6torr。
實(shí)施例8:
試驗(yàn)操作同實(shí)施例1，但凈化器裝入蜂窩狀Pt-Rh/Ce02-Ab03貴金屬三效催 化劑，且夾層內(nèi)均勻鍍有粉狀氫化的Ti0.7-Nb0.3儲(chǔ)氫合金30克外，另均勻分布 塊狀15克La0.5-Ti0.3-A10.2吸氣材料，-l(TC下夾層內(nèi)真空度為4,1 x 10—6 torr。 汽車?yán)鋯?dòng)需要時(shí)間50秒；催化劑正常工作汽車尾氣溫度80(TC時(shí)，夾層內(nèi)真 空度為4.0xl0"torr，催化劑實(shí)際溫度為795°C。汽車停止后，室溫下夾層內(nèi)真 空度為4.3 x l(T6torr。
實(shí)施例9:
試驗(yàn)操作同實(shí)施例1，但凈化器裝入蜂窩狀Pd/Ce02-Zr02-Ab03貴金屬三效 催化劑，且夾層內(nèi)均勻分布?jí)K狀氫化的Zr0.6-La0.3-Mn0.1儲(chǔ)氫合金30克外，另 均勻鍍有粉狀12克Ti0.5-Mg0.1-Fe0.2-A10.2吸氣材料，20(TC下夾層內(nèi)真空度為 2.7 x 10'6 torr。汽車?yán)鋯?dòng)需要時(shí)間30秒；催化劑正常工作汽車尾氣溫度700°C 時(shí)，夾層內(nèi)真空度為9.5x l(T2torr，催化劑實(shí)際溫度為698°C。汽車停止后，室 溫下夾層內(nèi)真空度為2.4x 10—6torr。
實(shí)施例10:
試驗(yàn)操作同實(shí)施例1，但凈化器裝入蜂窩狀Pd-Rh/Ce02-Zr02-Al203貴金屬 三效催化劑，且夾層內(nèi)均勻鍍有粉狀氫化的La0.1-Ti0.1-Ni0.5-HfD.3儲(chǔ)氫合金35 克，25。C下夾層內(nèi)真空度為8.3xl(T6 torr。汽車?yán)鋯?dòng)需要時(shí)間90秒；催化劑 正常工作汽車尾氣溫度40(TC時(shí)，夾層內(nèi)真空度為8.5 x l(T6t0rr，催化劑實(shí)際溫 度為406'C。汽車停止后，室溫下夾層內(nèi)真空度為8.4xi(rSorr。
實(shí)施例ll:
試驗(yàn)操作同實(shí)施例1，但凈化器裝入蜂窩狀Pd-Rh/Ce02-Zr02-Al203貴金屬 三效催化劑，且夾層內(nèi)均勻分布?jí)K狀氫化的Ti0.6-Y0.1-Mo0.3吸氣材料30克，100。C下夾層內(nèi)真空度為8.0 x i(r6 torr， 400。C下夾層內(nèi)真空度為8.1 x 10—6 torr。 汽車?yán)鋯?dòng)需要時(shí)間80秒；催化劑正常工作汽車尾氣溫度80(TC時(shí)，夾層內(nèi)真 空度為8.5 x l(T2torr，催化劑實(shí)際溫度為803°C。汽車停止后，室溫下夾層內(nèi)真 空度為8.2 x l(T6 torr。
實(shí)施例12:
試驗(yàn)操作同實(shí)施例1，但凈化器裝入蜂窩狀Pt-Rh/Ce02-Al203貴金屬三效催 化劑，且夾層內(nèi)均勻鍍有粉狀氫化的Ti0.1-Y0.5-Cr0.4儲(chǔ)氫合金25克外，另均勻 分布?jí)K狀13克Zr0.3-Nd0.3-Mn0.4吸氣材料，30'C下夾層內(nèi)真空度為5.3 x 10.6 torr。汽車?yán)鋯?dòng)需要時(shí)間55秒；催化劑正常工作汽車尾氣溫度800'C時(shí)，夾層 內(nèi)真空度為4.3x 10—'torr，催化劑實(shí)際溫度為796°C。汽車停止后，室溫下夾層 內(nèi)真空度為5.4 x 10—6 torr。
實(shí)施例13:
試驗(yàn)操作同實(shí)施例1，但凈化器裝入蜂窩狀Pd-Rh/Ce02-Zr02-Al203貴金屬 三效催化劑，且夾層內(nèi)均勻鍍有粉狀氫化的Ti0.4-Ce0.2-Sm0.2-Ca0.2儲(chǔ)氫合金 30克夕卜，另均勻鍍有粉10克Zr0.4-Pr0.1-Dy0.2-Si0.3吸氣材料和均勻分布?jí)K狀8 克Ti0.5-Ho0.2-Lu0.1-Co0.2吸氣材料。50。C下夾層內(nèi)真空度為4.5 x l(T6 torr。汽 車?yán)鋯?dòng)需要時(shí)間50秒；催化劑正常工作汽車尾氣溫度80(TC時(shí)，夾層內(nèi)真空 度為4.8 x 10—'torr，催化劑實(shí)際溫度為795°C。汽車停止后，室溫下夾層內(nèi)真空 度為4.6 x l(T6 torr。
實(shí)施例14:
試驗(yàn)操作同實(shí)施例1,但凈化器裝入蜂窩狀Pd-Rh/Ce02-Al203貴金屬三效催 化劑，夾層內(nèi)均勻鍍有粉狀氫化的Ti0.5-Gd0.2-Tb0.1-Ca0.2儲(chǔ)氫合金20克和均 勻分布?jí)K狀氫化的Ti0.5-Tm0.1-Yb0.1-Cr0.3儲(chǔ)氫合金20克外，另鍍有粉狀15克 Zr0.4-Er0.1-Nb0.2-Si0.3吸氣材料。3CTC下夾層內(nèi)真空度為4.8 x l(T6torr。汽車?yán)?啟動(dòng)需要時(shí)間52秒；催化劑正常工作汽車尾氣溫度80(TC時(shí)，夾層內(nèi)真空度為 5.0 x 10"torr，催化劑實(shí)際溫度為796°C。汽車停止后，室溫下夾層內(nèi)真空度為 5.0 x 10-6torr。實(shí)施例15:
將不同儲(chǔ)氫合金和吸氣材料進(jìn)行吸氫、放氫測試，結(jié)果如下:
樣 品吸氫溫度'c放氫溫度'c
儲(chǔ)氫合金Ti0.5-Tm0.1-Yb0.1-Cr0.3650756
儲(chǔ)氫合金Zr0.6-La0.3-Mn0.1580650
儲(chǔ)氫合金Mg0.5-Nd0.3-A10.24554卯
儲(chǔ)氫合金Zr0.5-Fe0.3-A10.2385450
儲(chǔ)氫合金Ti0.7-Nb0.3554683
吸氣材料Ti0.6-Y0.1-Mo0.3390605
吸氣材料Ti0.5-Mg0.1-Fe0.2-A10.2280738
吸氣材料Zr0.4-Y0.4-Fe0.280476
實(shí)施例16:
將塊狀Ti0.6-Mo0.4儲(chǔ)氫合金進(jìn)行快速分相老化試驗(yàn)(相當(dāng)于至少10000次 吸氫放氫循環(huán))?？焖俜窒嗬匣囼?yàn)采用文獻(xiàn)G.D. Sandrock, RD. Goodell， E丄. Huston and P.M. Golben, On the Disproportionation of Intermetallic Hydrides, Z. Phys. Chem. NF， Vol.l64， 1989， at p.1285報(bào)道的方法，其中溫度為600。C,氫 壓80個(gè)大氣壓，老化時(shí)間20小時(shí)。發(fā)現(xiàn)合金仍為原塊狀，無分相，吸放氫性能 喪18%。
實(shí)施例17:
將塊狀Ti0.5-Tm0.1-Yb0.1-Cr0.3儲(chǔ)氫合金進(jìn)行快速分相老化試驗(yàn)(方法同實(shí) 施例16)，但溫度為卯(TC,氫壓80個(gè)大氣壓，老化時(shí)間12小時(shí)。發(fā)現(xiàn)合金仍 為原塊狀，無分相，吸放氫性能喪失10%。
權(quán)利要求
1.一種汽車尾氣催化凈化器，其特征在于由三效催化劑、襯墊、真空夾層外殼三部分組成，真空夾層內(nèi)部含有儲(chǔ)氫合金和吸氣材料中的至少一種，且在夾層內(nèi)部分布的方式為下述方式中的一種或幾種均勻鍍有粉狀儲(chǔ)氫合金、均勻鍍有粉狀吸氣材料、均勻分布?jí)K狀儲(chǔ)氫合金、均勻分布?jí)K狀吸氣材料；并且在所述的真空夾層內(nèi)部含有儲(chǔ)氫合金和吸氣材料的兩種情況下，所述的儲(chǔ)氫合金為氫化的儲(chǔ)氫合金；在所述的真空夾層內(nèi)部含有儲(chǔ)氫合金或吸氣材料的一種情況下，所述的儲(chǔ)氫合金為氫化的儲(chǔ)氫合金，或所述的吸氣材料為氫化的吸氣材料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述汽車尾氣催化凈化器，其特征在于催化凈化器是三效主 催化凈化器或前置密偶催化凈化器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述汽車尾氣催化凈化器，其特征在于三效催化劑含有 貴金屬M(fèi)， M為鉑、鈀、銠中的至少一種；并含有氧化鋁、氧化鈰、氧化鋯 中的至少一種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3中的任意一項(xiàng)所述汽車尾氣催化凈化器，其特征在于 儲(chǔ)氫合金和吸氣材料分別為稀土 RE合金、Ti系合金、Zr系合金、Mg系合 金中的至少一種。稀土RE為La、 Ce、 Pr、 Nd、 Sm、 Gd、 Y、 Tb、 Tm、 Yb、 Dy、 Ho、 Er、 Lu中的至少一種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3、 4中的任意一項(xiàng)所述汽車尾氣催化凈化器，其特征在 于儲(chǔ)氫合金和吸氣材料分別為Ti系合金、Zr系合金中的至少一種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3、 4中的任意一項(xiàng)所述汽車尾氣催化凈化器，其特征在 于儲(chǔ)氫合金表達(dá)式為AkBx，其中A為Ti、 Zr、稀土 RE、 Mg中的至少一種， B為Hf、 Nb、 Cr、 Fe、 Ca、 Ni、 Mo、 Mn、 Al中的至少一種，x為摩爾比 0.05~0.90，稀土 RE包括La、 Ce、 Nd、 Sm、 Gd、 Y、 Tb、 Tm、 Yb中的至 少一種，其合金使用溫度大于200'C，在500 100(TC高溫下無分相；儲(chǔ)氫合 金在300 70(TC進(jìn)行吸氫，在40(TC 80(TC進(jìn)行放氫。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3、 4中的任意一項(xiàng)所述汽車尾氣催化凈化器，其特征在 于吸氣材料表達(dá)式為ClxDx,其中C為Ti、 Zr、稀土 RE、 Mg中的至少一種，D為Nb、 Cu、 Mo、 Fe、 Co、 V、 Al、 Mn、 Si中的至少一種，x為摩爾比 0.05~0.卯，稀土RE包括La、 Pr、 Nd、 Y、 Dy、 Ho、 Er、 Lu中的至少一種； 吸氣材料在-10 400。C進(jìn)行吸氫，在40(TC以上不吸氫且可放氫。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3、 4、 5中的任意一項(xiàng)所述汽車尾氣催化凈化器，其特 征在于在-10。C 40(TC之間，外殼夾層內(nèi)保持真空，真空度大于1(T5 torr，在 40(TC 80(TC之間，外殼夾層內(nèi)充有氫氣，真空度小于10—2torr。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3、 4、 6、 7、 8中的任意一項(xiàng)所述汽車尾氣催化凈化器 作為汽車尾氣冷啟動(dòng)污染物排放控制應(yīng)用，和/或作為控制汽車尾氣三效催化.劑工作溫度，并提高催化劑和催化凈化器使用壽命的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種汽車尾氣催化凈化器，本發(fā)明的催化凈化器由三效催化劑、襯墊、真空夾層外殼三部分組成，真空夾層內(nèi)部含有儲(chǔ)氫合金和吸氣材料中的至少一種，且在夾層內(nèi)部分布的方式為下述方式中的一種或幾種均勻鍍有粉狀儲(chǔ)氫合金、均勻鍍有粉狀吸氣材料、均勻分布?jí)K狀儲(chǔ)氫合金、均勻分布?jí)K狀吸氣材料。催化凈化器夾層在室溫或低溫下保持高真空。本發(fā)明催化凈化器具有響應(yīng)速度快、裝置簡單、穩(wěn)定性強(qiáng)的特點(diǎn)。本發(fā)明催化凈化器可作為汽車尾氣冷啟動(dòng)污染物排放控制應(yīng)用，和/或作為控制汽車尾氣三效催化劑工作溫度，并提高催化劑和催化凈化器使用壽命的應(yīng)用。
文檔編號(hào)F01N13/18GK101560900SQ20081010418
公開日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2008年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月16日
發(fā)明者洪 何, 崔梅生, 王良士, 韓業(yè)斌, 龍志奇 申請(qǐng)人:北京有色金屬研究總院;有研稀土新材料股份有限公司