CN102112661A - 采用无机膜排放气体净化用载体结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供以排放气体净化用载体结构和载体结构制造方法为目的，更详细的提供以制造利用阳极氧化反应形成铝薄膜的无机膜，把这个应用于排放气体净化用载体，从发动机里排放的碳氢化合物，一氧化碳，氮氧化物等排放气体通过形成无机膜的多数的壳，在所有温度条件下都能安全的启动，具有高性能的排放气体净化用载体结构和载体的制造方法为目的。为这个根据本发明实施的例，提供(a)每个载体模块采用阳极电流，采用电解液循环的阴极电流水槽里至少装载一个载体模块的阶段；及(b)上述载体模块的外层皮上利用包括多孔无机膜形成阶段的无机膜来排放气体净化用载体的制造方法。

Description

采用无机膜排放气体净化用载体结构及其制造方法

{A FORMATION VENTILATION GAS PURIFICATIONCOATING STRUCTURE USING INORGANIC MEMBRANE，ANDMETHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}

【技术领域】

本发明是排放气体净化用载体结构和载体结构的制造方法，是关于进一步详细的说明制造利用阳极氧化反应形成铝薄膜(□□)的无机膜，应用于排放气体净化用载体，从而使从发动机里排放的碳氢化合物，一氧化碳，氮氧化物等排放气体通过形成无机膜的多数的壳，所有温度条件都能安全的启动，具有高性能的排放气体净化用载体和载体的制造方法。

【背景技术】

一般排放气体净化用载体生产是以陶瓷为主材料的载体里涂排放气体净化用催化剂的铂等贵重金属。

参照以下图面，叙述以往技术及以往技术存在的问题点。

图1至图3是图示以往的排放气体净化用载体结构。图面符号3是显示载体。

上述载体(3)的材质是以陶瓷为构成，形成了能压出上述载体(3)的模型盒(21)，上述模型盒(21)的内部形成了多数的气孔(25)和气孔壁(26)形成的模型部分(23)。

上述模型盒(21)的内部一侧放入载体(3)的主材料后形成了按一定的方向加力的加压部分(22)。即，模型盒(21)的内部气孔(25)形成的模型部分(23)和加压部分(22)的之间放入载体(3)的主材料，加压部分(22)按一定的方向施加压力形成了通过了多数的气孔(26)和气孔壁(25)形成的模型部分(23)形成多数壳的载体(3)。

上述模型盒(21)的一侧形成切割部分(24)，上述切割部分(24)被压出后多数壳形成的载体(3)以使用者希望的长度切割使用。

图面符号1显示的是盒。

上述盒(1)是内部为了防止排放气体的压力形成多数壳(4)的载体(3)被往后推或破碎而形成缓冲部分(2)。

说明这样形成的以往的排放气体净化装置的制造工程是如下。

先把陶瓷材质构成的载体(3)的主材料放入模型盒的内部后，在加压部(22)施加一定的力使之通过模型盒(23)挤压。

把上述载体(3)形成在盒(1)内部后安置在发动机排气管。

这样形成的净化装置(30)是从发动机排出的气体碳氢化合物，一氧化碳，氮氧化物等附在载体(3)后净化通过排气管排出的气体。

这样的载体主要使用在净化排气上，如今为了增加载体的净化效率，即减少壳的大小形成载体的壁面的厚度形成的薄一些。

但是以往技术存在以下问题。

首先陶瓷材质形成的上述载体弱于冲击，出现不具有耐久力等问题。

此外，为了体现400℃上90％以上的排放气体净化性能，上述载体要求至少30cm以上的长度来形成，这样以来像摩托车等2轮时载体占据了大面积出现难安置等问题。此外性能上高密度的陶瓷增加整体车重量，导致燃料效率的降低。

此外，出现由于陶瓷生产成本高，使运营商的生产成本高导致总成本过高的问题点。

此外，出现制造30cm以上载体时，高温的排放气体通过载体时温度下降而越到出口部位时处于低温环境因此降低了上述载体净化排放气体的效率等问题。

为了解决这样的问题点，要求制造费用少，轻重量，以短的长度也可以得到以往排放气体净化效果的载体的开发。

【发明的内容】

解决上述以往存在的技术问题，本发明提供排放气体净化用载体结构和载体的制造方法为目的，更详细的制造利用阳极氧化反应铝薄膜形成的无机膜，把这个应用在排放气体净化用载体里，从而使从发动机里排放的碳氢化合物，一氧化碳，氮氧化物等排放气体通过形成无机膜的多数的壳，所有温度条件下都能安全的启动，具有高性能的排放气体净化用载体结构和提供载体的制造方法为目的。

本发明的技术解决方案在于：

为了实现上述目标，根据本发明实施的例子，(a)在每个载体模块里施加阳极电流，装载电解液循环的阴极电流的水槽里至少有一个载体模块使用的阶段；及(b)上述载体模块的外层形成多孔无机膜。

更好的，上述(a)阶段之前，包含上述载体模块使用碱溶液去除上述载体模块上存在的氧化物使之变成弱酸性溶液去除上述载体模块存在的不溶性物质的阶段。

此外，上述电解液可以是硫酸溶液或碱性溶液。

此外，包含上述载体模块皮膜的内壁和外壁使用催化母液形成催化层的阶段。

更好的，上述催化层是由铂或铑等贵重金属形成。

此外，上述载体模块以各种不同种类的催化层形成。

在此期间，包含上述载体模块至少层压一个后装在盒里形成载体的阶段。

此外，在本发明实施的例来看，排放气体排在管通道上，提供了净化排放气体的包含多数气孔的无机皮膜形成的利用无机膜的排放气体净化用载体构造。

更好的，上述每个气孔是由10～150μm直径形成的。

此外，上述无机皮膜的厚度有0.5～150μm。

此外，上述载体结构的载体内部是由至少能层压一个形成像网格的载体模块形成。

更好的，上述格是由上述载体模块层压的高度和角度倾斜形成。

此外，上述格表面是碱形成的金属层，上述金属层上形成的构成上述金属层的金属和上述金属氧化物共存的转移层及上述转移层上面形成的多孔的陶瓷皮膜层。

此外，上述陶瓷皮膜层能插入催化层。

此外，上述催化层是由铂或铑等贵重金属。

此外，上述载体模块是由铝，钛或锆形成。

本发明的技术效果在于：

根据本发明提供，制造利用阳极氧化反应形成铝薄膜的无机膜，把这个应用于排放气体净化用载体，从发动机里排放的碳氢化合物，一氧化碳，氮氧化物等排放气体通过形成无机膜的多数的壳，在所有温度条件下都能安全的启动，具有高性能的排放气体净化用载体结构和载体的制造方法。

附图说明

图1至图3是表示以往的排放气体净化用载体结构的图面。

图4是根据本发明实施的例制造无机膜过程的解释工程图。

图5是根据本发明另实施的显示形成无机膜载体的图面。

图6是切割图5的A-A′线后视的单面图。

图8是根据本发明另实施的图市无机膜形成的载体的制造方法的图面。

图9是本发明另实施例来显示的无机膜形成的载体制造过程的图面。

图10是图9所示的方法来制造的显示无机膜形成的载体结构的图面。

具体实施方式：

对本发明后叙的详细描述，参照本发明实施的特定实施例显示的附图。这些首选实施例中描述了足够的细节，此外要了解到本发明的各种实施例是相互不同但没必要相互排斥。例如，这里记载的具体特定的形状，结构及特性关系到本领域实施例而不会超出本发明的精神及范围又能体现别的实施例。此外，后叙的详细描述不能在一个意义上采取限制而本发明的范围能够适当的描述且本发明的范围和仅由附加要求项规定的是均等的。在图面上类似的参考数字，通过许多方面指定相同或相似的功能。

下文中，本发明实施例的首选是将详细描述参照附图。

先描述本发明实施例前，为本发明描述需要的必要的阳极氧化将简短的介绍一下。

阳极 氧化

阳极氧化是阳极反应过程中发生的氧化现象，采用阳极氧化，能够实行利用电解反应把表面形成的氧化膜或氮化膜成长起来的工艺条件。

这样的阳极氧化可能导致金属表面微小形态变化或晶体结构的变化，对阳极氧化的例子将说明如下。

通过电解液流动直流电流在阴极金属上产生氢气阳极(铝(Al)合金，钛(Ti)合金，锌(Zn)，镁(Mg)，niohbyum(NB)等金属)上产生氧气，生成的氧跟阳极金属反应形成金属氧化物膜。在这个过程中电解质能把产生的氧化物膜微小的溶解，这时当溶解速率于上述氧化物膜形成的速度达到平衡时，上述阳极金属表面形成直径为10～150nm的均匀的气孔。

当形成这样的气孔，电解质和电流与氧化物皮膜下部存在的金属基质相接触，其结果一样的形成自发氧化的金属氧化反应形成的氧化物皮膜和厚皮膜。

通过这些过程中形成的膜根据工艺条件具有各种特性，越利用低浓度电解液和高电流或电压时更形成厚皮膜。

这样形成的氧化膜在0.5～150μm范围内具有不同的厚度。在此期间这样的氧化膜耐腐蚀性和摩擦性高，表面形成了均匀的孔隙，有可能导致染料等溶液渗透，因此氧化膜可用于多种用途。

目前，最广为人知的阳极氧化工艺标准是MIL-A-8625标准，并根据标准阳极氧化工艺分为三个铝阳极氧化过程。这三个工艺方式是阳极氧化工艺，硫酸阳极氧化工艺及硫酸硬质阳极氧化工艺，通过个工艺中形成的膜的物理和化学性质是彼此不同的。

无机膜

下文中是，根据本发明优选实施的无机膜，会加以说明使用上述阳极氧化过程生产的排放气体净化装置的无机膜载体。

首先，参考一下图4，会加以说明根据本发明优选实施例的制造无机膜的过程。

根据本发明实施的无机膜是由铝来制造的，首先，准备一个空圆柱形铝管(110)，脱脂准备好铝管的内部和外部。对于脱脂方法，可以使用已知的方法，并作为一个例子，可以采用利用酸溶液的脱脂法。

在此之后，蚀刻脱脂的铝管(110)消除铝中的金属氧化物。为此上述蚀刻可以利用将铝(110)管露出碱性溶液的碱蚀刻法。在此期间，通过弱酸性溶液去除上述铝(110)管的不溶性物质。

这样，能得到氧化物及不溶性物质等去除的铝(110)管，在铝(110)管的中心，安排铝线(130)或铝导线来通阴极电流，在铝(110)管通阳极电流，从而能产生阳极氧化反应。

为了阳极氧化反应，在铝(110)管内部流通电解质。电解液最好是使用低温的硫酸溶液或碱性溶液。

这样当电解液流通时，在通阴极电流的铝线(130)周围产生氢气，在通阳极电流的铝管(110)产生氧气，这样的氧气跟铝管(110)反应使铝管内壁附氧化铝的铝，导致铝膜形成。

在这种情况下，如阳极氧化所述的原理，电解质能微细溶解上述铝皮膜，而当溶解速度和铝膜的生长速度处于平衡，在铝膜上形成气孔。该孔有均匀的10～150μm的直径。

通过对阳极氧化的原则，铝管(110)内壁内形成均匀孔形成的厚铝皮膜。膜的厚度有约0.5～150μm。

为了保持对氧化铝膜的机械强度和使用可以保留铝管(110)的一部分。通过以上过程，多孔氧化铝膜，即形成无机膜。

利用无机膜的载体

下文中，根据上述获得的说明方法来说明采用无机膜制造载体的方法。

首先，上述形成完铝膜的无机膜内壁和外壁负载在排放气体反应上具有活性的贵重金属系列的催化剂原液来形成催化层。这时，负载铂或铑的混合液溶液等催化剂原液来形成上述催化层。这将在下面详细的介绍。

在此之后，在空气流动下以450℃，12h塑性来成长晶体结构。

这样形成的载体，金属基质和薄膜的形式存在比热容量低的陶瓷比有优良的热导率很容易达到高温，因此能得到在高温下得到的多种利益，最大限度的提高其性能。

在此期间，无机膜有抗物理性冲击，因为催化层维持了分子阶段的结合。

以上是以铝来举例说明形成无机膜时使用的金属，但这不局限于本发明，如钛或锆等能形成金属氧化物的其他金属也可使用。

参照图5至图8，描述根据本发明另外实施例无机膜形成的载体制造过程。

参照图5至图8，通过图4来揭示的形成无机膜的载体制造方法和原理是实质上上相同，启动能够大规模生产的无机膜形成的载体制造方法。

图5是根据本发明另外实施的例来显示无机膜形成的载体的图面。

参照图5，本发明的载体(300)是排放在汽车排放气体的排放通道上，为了提高净化排放气体中杂质的效率，表面积最大化的无机膜形成的载体模块(310)至少层压一个形成。

上述载体模块(310)是具有圆柱形外观，为了扩大净化排放气体的无机膜的表面积，在圆柱形的载体内部以预定高度形成网格形态的格(311)。

上述载体(300)是至少层压一个以上的上述载体模块(310)包装在盒(未知城市)里被使用在排放气体净化装置上。

比以往不同的相对低高度的圆柱形来形成上述载体模块(310)，层压后形成载体(300)，移动排放气体，能最大化接触面积，上述载体模块(310)内部因大概形成的格影响在排放气体移动的过程出现暖流更能增大排放气体与上述载体模块(310)接触的面积。这以通过以下图6来详细说明。

图6是沿图5的A-A`线切断后视的单面图。

参照图6，上述格(311)是与上述载体模块(310)层压的高度方向角度稍微倾斜形成。上述载体模块(310)的底部相垂直堆积的格相比，排放气体能增加与无机膜接触的面积，能增加净化效率外，排放气体通过上述载体模块(310)与格相碰撞发生暖流，增加排放气体在上述载体(300)内部移动的路径，能得到增加排放气体净化效率的效果。

此外，图7是放大图6的格表面所示的图面。

参照图7，上述格(311)表面形成碱的金属层(312)和上述金属层上构成上述

金属层的金属和上述金属氧化物共存的过渡层(313)及上述过渡层(313)上与上述说明的多孔陶瓷膜(314)形成。

上述构成金属层(3120的金属可能是铝，钛，锆等。

此外，上述陶瓷膜薄膜层(314)的气孔之间可以插入铂或铑(Rh)催化层。上述催化层是装载催化液原液来形成催化层后干燥使用。

上述铂催化剂是构成排放气体的CO转换为CO2，把Hydro C用在分解H2O或CO2。此外，上述铑催化剂用在把NOX分解N2。

此外，以往是把铂或铑等催化剂混合插入到载体后，但是在这种情况下，不同种类的催化剂各自化学反应时作用于防碍物发生排放气体恶化效率降低的问题。

为了解决上述问题，在本发明的优选实施例，在图5揭示的各载体模块(310)间形成彼此不同的催化层，异质的催化在化学反应时可以解决防碍物来作用的问题。

图8是根据本发明另实施例的，显示无机膜形成制造载体方法的图面。

如上所述，脱脂金属层(312)的内部和外部，蚀刻脱脂的金属层(312)来去除金属层(312)中的金属氧化物。这样，氧化物及不溶性物质等去除的金属层得到形成外皮的载体模块(310)，上述载体模块(310)负载在运用阴极电流电解液循环的水槽中心，上述载体模块(310)运用阳极电流，诱发前述的阳极氧化反应。

上述电解液最好是使用低温的硫酸溶液或碱性溶液，把多数的载体模块(310)负载在上述水槽有可能大规模生产。

以这样形式无机膜形成的载体模块(310)负载在铂或铑的混合溶液等的催化剂原液上来形成催化层。上述催化层是如上所述排放气体净化时作用于催化剂。

之后，在空气流动下以450℃，12h塑性成长晶体结构。

如上所述改善上述载体模块(310)，尽可能大批量生产，通过如上所述的无机膜来达到净化排放气体效果外，以小体积的载体来体现较高的排放气体净化性能，以大量生产减少生产成本。

图9是本发明另实施例来显示的无机膜形成的载体制造过程的图面，图10是图9所示的方法来制造的显示无机膜形成的载体结构的图面。

参照图9及图10，本发明的载体(400)是准备金属版(410)，上述无数个孔(420)形成的上述金属版(410)下部为了清扫排放气体含有的灰尘等杂质的体形的金属形(430)形成。

上述载体结构阳极氧化后形成无机膜，无机膜内壁和外壁负载对排放气体的反应具有活性的贵重金属类的催化剂原液来形成催化层。这是通过图4来改的载体制造过程是同一的。

此外，这样形成的载体用螺旋形式形成圆筒形的载体结构。这样制造的载体结构体现在图10。

排放气体垂直于圆筒形的载体，既这样一种方式传递圆形截面的载体并在此过程中通过无数个孔(420)来进行的。

进入到上述无数个孔(420)的排放气体在下部形成的金属形的格结构来过滤杂质，只有气体能通过。一般属于不规整级的排放气体路线比较复杂进行在进行过程中能通过上述无数个孔(420)及金属形其加大净化效率。

期间，一般根据情况，把上述金属形阳极氧化后形成无机膜，形成滚动形的旋形催化层来制造圆柱形的载体结构。

以上该发明具体的构成因素等特定事项和有限的实施例及图面来被描述，这将是比本发明更提供于技术人员的全般了解，本发明不仅局限在上述的具体实施例方案，本发明实施例方案披露后将更能了解这次发明并能采取多样的更改。

所以，本发明的思想是不仅局限于上述描述的实施例中，不仅后叙的专利请求范围，与专利请求范围均等或等价修改的所有都属于本发明的范围。

Claims (16)

1.一种利用无机膜来排放气体净化用载体的制造方法，其特征在于：

每个载体模块采用阳极电流，采用电解液循环的阴极电流水槽里至少装载一个载体模块的阶段；及

上述载体模块的外层皮上利用包括多孔无机膜形成阶段。

2.根据权利要求1所述的利用无机膜来排放气体净化用载体的制造方法，其特征在于：上述(a)步前，还包括由上述载体模块使用碱溶液去除上述载体模块上存在的氧化物使之变成弱酸性溶液去除上述载体模块存在的不溶性物质阶段。

3.根据权利要求1所述的利用无机膜来排放气体净化用载体的制造方法，其特征在于：上述电解液由硫酸溶液或碱性溶液形成。

4.根据权利要求1所述的利用无机膜来排放气体净化用载体的制造方法，其特征在于：还包括由上述载体模块皮膜的内壁和外壁使用催化母液形成催化层阶段。

5.根据权利要求4所述的利用无机膜来排放气体净化用载体的制造方法，其特征在于：上述催化层是由铂金或铑形成。

6.根据权利要求5所述的利用无机膜来排放气体净化用载体的制造方法，其特征在于：上述各载体模块由不同种类的催化层形成。

7.根据权利要求1所述的利用无机膜来排放气体净化用载体的制造方法，其特征在于：还包括由上述载体模块至少层压一个后装在盒里形成载体阶段。

8.一种利用无机膜排放气体净化用载体构造，其特征在于：排放气体排在管通道上，净化排放气体的包含多数气孔的无机皮膜形成的。

9.根据权利要求8所述的利用无机膜排放气体净化用载体构造，其特征在于：上述每个气孔由10～150μm直径形成。

10.根据权利要求8所述的利用无机膜排放气体净化用载体构造，其特征在于：上述无机皮膜的厚度是0.5～150μm。

11.根据权利要求8所述的利用无机膜排放气体净化用载体构造，其特征在于：上述载体结构的载体内部是由至少能层压一个形成像网格的载体模块形成。

12.根据权利要求11所述的利用无机膜排放气体净化用载体构造，其特征在于：

上述格是由上述载体模块层压的高度和角度倾斜形成。

13.根据权利要求12所述的利用无机膜排放气体净化用载体构造，其特征在于：上述格表面是碱形成的金属层，上述金属层上形成的构成上述金属层的金属和上述金属氧化物共存的转移层及上述转移层上面由多孔陶瓷皮膜层形成。

14.根据权利要求13所述的利用无机膜排放气体净化用载体构造，其特征在于：上述陶瓷皮膜层能插入催化层。

15.根据权利要求14所述的利用无机膜排放气体净化用载体构造，其特征在于：上述催化层是由铂金或铑等贵重金属形成。

16.根据权利要求12所述的利用无机膜排放气体净化用载体构造，其特征在于：上述载体模块是由铝，钛或锆形成。

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