CN103861395B - 多层排列的废气净化反应器的制造方法 - Google Patents
多层排列的废气净化反应器的制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103861395B CN103861395B CN201310043554.5A CN201310043554A CN103861395B CN 103861395 B CN103861395 B CN 103861395B CN 201310043554 A CN201310043554 A CN 201310043554A CN 103861395 B CN103861395 B CN 103861395B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- waste gas
- sidepiece
- gas purification
- cathode
- anode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000000746 purification Methods 0.000 title claims description 28
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 claims abstract description 46
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 36
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 17
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 14
- -1 fluorite structure metal oxide Chemical class 0.000 claims description 14
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 14
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 14
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 claims description 13
- 239000010405 anode material Substances 0.000 claims description 12
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 11
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 10
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 claims description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 9
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 claims description 6
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000006229 carbon black Chemical group 0.000 claims description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 2
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 16
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract description 6
- 239000010411 electrocatalyst Substances 0.000 abstract 1
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 55
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 15
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 12
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 11
- 229910021526 gadolinium-doped ceria Inorganic materials 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- HCSRBONVMBNNCK-UHFFFAOYSA-N [O-2].[Mn+2].[Cu+2].[Sr+2].[La+3] Chemical compound [O-2].[Mn+2].[Cu+2].[Sr+2].[La+3] HCSRBONVMBNNCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011195 cermet Substances 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 229910001233 yttria-stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 description 5
- QBYHSJRFOXINMH-UHFFFAOYSA-N [Co].[Sr].[La] Chemical compound [Co].[Sr].[La] QBYHSJRFOXINMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical group [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 3
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical group [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- LNTHITQWFMADLM-UHFFFAOYSA-N gallic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC(O)=C(O)C(O)=C1 LNTHITQWFMADLM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 3
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Natural products C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910002119 nickel–yttria stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000505 pernicious effect Effects 0.000 description 3
- 239000006152 selective media Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 description 2
- GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N divanadium pentaoxide Chemical compound O=[V](=O)O[V](=O)=O GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 2
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 2
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WTHDKMILWLGDKL-UHFFFAOYSA-N urea;hydrate Chemical compound O.NC(N)=O WTHDKMILWLGDKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,5-dimethylphenyl)-1,3-thiazol-2-amine Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C=2N=C(N)SC=2)=C1 MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101100046636 Arabidopsis thaliana TOP6A gene Proteins 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003916 acid precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 239000003708 ampul Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 210000003169 central nervous system Anatomy 0.000 description 1
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000010436 fluorite Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001473 noxious effect Effects 0.000 description 1
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 1
- 210000002345 respiratory system Anatomy 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 229910002076 stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/32—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00
- B01D53/326—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00 in electrochemical cells
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/922—Mixtures of carbon monoxide or hydrocarbons and nitrogen oxides
- B01D53/925—Simultaneous elimination of carbon monoxide or hydrocarbons and nitrogen oxides
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/0892—Electric or magnetic treatment, e.g. dissociation of noxious components
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2258/00—Sources of waste gases
- B01D2258/01—Engine exhaust gases
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2259/00—Type of treatment
- B01D2259/80—Employing electric, magnetic, electromagnetic or wave energy, or particle radiation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49345—Catalytic device making
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
一种多层排列的废气净化反应器的制造方法，包含以下步骤：1.制备多个电触媒转化单元；2.提供相隔设置并具有多个承载该电触媒转化单元的过滤区域及多个镂空的流通区域的一前过滤板及一后过滤板；3.令该前过滤板与该后过滤板彼此错位；4.将该前过滤板与该后过滤板各装设在一架体的一输入端及一输出端，令该输入端与该前过滤板与该后过滤板的流通区域和该输出端构成一供废气流通的流道而完成制作。据此，本发明以该电触媒转化单元暴露于该流道而做为一净化该废气的反应侧，不需额外设置一还原气系统，而缩减体积及降低生产成本。
Description
技术领域
本发明有关一种电触媒转化器，尤指一种多层排列的废气净化反应器的制造方法。
背景技术
清新与洁净的空气是人類生活的基本要件之一，呼吸干净无污染的空气能确保人类稳定健康地生存。科技的卓越提升，虽带动经济的迅速发展，然而，来自于交通工具及各式林立工厂的废气排放，却也导致空气遭受污染，而对人类生活的空气质量影响甚巨。其中，重工厂和机动车辆为众多污染物质的主要來源。
以机动车辆为例，虽然机动车辆排放标准不断提高，但由于车辆数量不断增加，车辆排放废气所带來的空气污染问题，于是与日俱增。一般来说，机动车辆引擎的运转为将不同形式燃料经由汽缸内燃而释放出热能，并产生传输动力；惟在燃烧过程中，产生的废气通常包含氮氧化物、一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HCs)、微粒污染物(PT)、黑烟(smoke)、非甲烷碳氢化合物(NMHC)及甲烷(CH4)等有害污染物，该等物质不仅会形成光化烟雾(photochemical smog)，更会破坏臭氧、加剧温室效应的恶化及引致酸雨等，进而破坏生态环境，危害人体健康。
其中，一氧化碳来自引擎的不完全燃烧，其与血红素结合成一氧化碳血红素(COHb)的能力为血红素与氧结合成氧合血红素(HbO2)的300倍，故空气中一氧化碳浓度过高时，将影响血红素输送氧气的功能；氮氧化物则来自氮气与氧气的化合，主要以一氧化氮(NO)或二氧化氮(NO2)的形式排出，同样易与血红素结合，而影响人类的呼吸、循环机能；此外，低浓度的碳氢化合物会刺激呼吸系统，若浓度提高，则会对中枢神经系统的运作机能产生影响。
因此，不管我国或是欧盟、日本、美国等先进国家，均已订定益趋严格的废气排放标准(如美规BIN5以及欧规EURO 6)，针对氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HCs)等废气的排放订定标准，藉以控制并减少有害气体的排放，同时鼓励业者制造、研发、引进使用最新污染防制技术的产品。
常用富氧燃烧废气排放控制技术中，并无任何单一装置或转化器可同时对氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HCs)进行转化。以富氧燃烧机动车辆排气系统的触媒转化器来说，其大多仅能针对一氧化碳与碳氢化合物进行催化，而对于氮氧化物，则必须仰赖其它辅助的装置或系统，对其进行转化。例如：现今柴油车辆的排气管除安装氧化触媒转化器用以催化一氧化碳和碳氢化合物外，多数须再另行搭配废气再循环系统(exhaust gas recirculation,EGR)或是以汽缸喷水等方式去除氮氧化物，较新者则以加装选择性触媒还原(selective catalytic reduction,SCR)系统来还原氮氧化物。
选择性触媒还原系统乃利用氨气(NH3)或尿素水(urea,CO(NH2)2)作为反应物，尿素水经喷嘴注入排气管中会分解成氨气，遂再与氮氧化物进行反应，使其转变为氮气(N2)和水(H2O)。然而，具毒性的氨气除储藏不易有外漏风险外，其反应不完全时会造成二次污染；再者，该选择性触媒还原系统的体积庞大，且多数须搭配精密传感器辅助控制。
此外，美国专利第5401372号的「Electrochemical catalytic reduction cell forthe reduction of NOx in an O2-containing exhaust emission」揭露一种单独去除氮氧化物的装置，为利用电触媒还原反应，配合五氧化二钒(vanadium pentaoxide，V2O5)触媒催化辅助氮氧化物转化为氮气；该装置须于一密封性的炉腔内反应，且须外加电源供应，致使该装置中的一电化学电池运作，如此不仅耗费能源且无法满足同时去除废气中有害气体的目标。
故于美国发明专利申请第13037693的「ELECTROCHEMICAL-CATALYTIC CONVERTER FOR EXHAUST EMISSION CONTROL」揭露一种去除废气中氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HCs)以及粒状物(PM)的电触媒转化器，该电触媒转化器包含一电池模块，其中的氮氧化物经电化学促进分解形成氮气与氧气，一氧化碳、碳氢化合物和粒状物则经氧化触媒催化形成二氧化碳和水，而达到同时去除多种有害气体的效果。
不过由于上述的电触媒转化器需要负责产生电动势的还原气系统，不仅额外增加制造上的生产成本，且循环的还原气体在加热单元的加热下，容易因热胀冷缩的关系造成阳极部的结构损坏；同时，该转化器不易堆栈出够小体积的装置以利于汽车使用；因此，其仍有改善的必要。
发明内容
本发明的主要目的，在于解决现有的电触媒转化器需额外设置产生电动势的还原气系统，产生制造成本增加、结构容易损坏以及体积无法有效缩小的问题。
为达上述目的，本发明提供一种多层排列的废气净化反应器的制造方法，包含以下步骤：
制备多个电触媒转化单元，该电触媒转化单元各包括一第一侧部、一第二侧部以及一形成于该第一侧部与该第二侧部之间的还原性环境，该第一侧部与该第二侧部各包含一阴极层、一阳极层以及一设于该阴极层与该阳极层之间的固态氧化物层，该第一侧部的该阳极层面对该第二侧部的该阳极层并藉该还原性环境彼此相隔；
提供一前过滤板及一与该前过滤板相隔设置的后过滤板，该前过滤板与该后过滤板均具有多个承载该电触媒转化单元的过滤区域以及多个镂空的流通区域；
令该前过滤板与该后过滤板彼此错位；以及
准备一架体，该架体包括一输入端以及一输出端，将该前过滤板与该后过滤板各别装设在靠近该输入端与该输出端的一侧，令该输入端与该前过滤板与该后过滤板的流通区域和该输出端构成一供废气流通的流道，而得到该多层排列的废气净化反应器，其中，该电触媒转化单元的该阴极层表面暴露于该流道而做为一净化该废气的反应侧。
如此一来，本发明藉由制备该电触媒转化单元，再将该电触媒转化单元设置于该前过滤板以及该后过滤板之中，与该架体结合，以形成该废气净化反应器，而至少具有下列优点：
1.本发明不需额外设置还原气系统，即可以该电触媒转化单元的该阴极层对该废气进行净化，减少生产的成本，并避免结构容易损坏的问题。
2.本发明由于不需设置该还原气系统，而得以有效缩小整体体积，并且将该电触媒转化单元结合该前过滤板、该后过滤板以及该架体设置，以多层排列的结构增加与该废气的反应面积，进一步提升净化的效能。
附图说明
图1A-图1D，为本发明一实施例的制备流程示意图；
图2A-图2C，为本发明一实施例的第一侧部制备流程示意图；
图3A-图3C，为本发明一实施例的电触媒转化单元制备流程示意图；
具体实施方式
有关本发明的详细说明及技术内容，现就配合图式说明如下：
请参阅『图1A』至『图1D』所示，为本发明一实施例的制备流程示意图，如图所示：本发明为一种多层排列的废气净化反应器的制造方法，包含以下步骤：
步骤1：如『图1A』，制备多个电触媒转化单元10，该电触媒转化单元10各包括一第一侧部11、一第二侧部12以及一还原性环境13，该还原性环境13形成于该第一侧部11与该第二侧部12之间，该第一侧部11与该第二侧部12各包含一阴极层14、一阳极层15以及一固态氧化物层16，该固态氧化物层16为设置于该阴极层14与该阳极层15之间，其中，该第一侧部11的该阳极层15面对该第二侧部12的该阳极层15并藉该还原性环境13彼此相隔。
步骤2：如『图1B』，提供一前过滤板20及一后过滤板30，该前过滤板20与该后过滤板30为相隔设置，且该前过滤板20与该后过滤板30均具有多个过滤区域21、31以及多个流通区域22、32，该过滤区域21、31承载该电触媒转化单元10，该流通区域22、32为镂空状，在此实施例中，该前过滤板20及该后过滤板30的该过滤区域21、31与该流通区域22、32皆为交错排列，但不以此限制该过滤区域21、31与流通区域22、32的排列方式。
步骤3：如『图1C』，令该前过滤板20与该后过滤板30彼此错位，在此实施例中，该前过滤板20与该后滤板皆为圆形，但不以此为限制，亦可为其它形状，其上各分布有交错排列的该过滤区域21、31以及该流通区域22、32，藉由将该前过滤板20相对该后过滤板30旋转90°，使得该前过滤板20的该过滤区域21与该后过滤板30的该过滤区域31于前后方向形成位置对应上的错位，据此增加当一废气50(示于图1D)由该前过滤板20流动至该后过滤板30时，该废气50与设置于该过滤区域21、31上的该电触媒转化单元10的接触机会；以及
步骤4：如『图1D』，准备一架体40，该架体40包括一供该废气50流入的输入端41以及一供该废气50流出的输出端42，将该前过滤板20与该后过滤板30各别装设在靠近该输入端41与该输出端42的一侧，令该输入端41与该前过滤板20与该后过滤板30的流通区域22、32和该输出端42构成一供该废气50流通的流道43，而得到该多层排列的废气净化反应器，其中，该电触媒转化单元10的该阴极层14表面暴露于该流道43而做为一净化该废气50的反应侧，该还原性环境13促使该阳极层15及该阴极层14之间产生一电动势，供驱动促进该阴极层14与该废气50进行一净化该废气50中氮氧化物的触媒分解反应。另外，在此实施例中，仅以该架体40中设置该前过滤板20以及该后过滤板30为举例说明，于实务操作上，该架体40中还可设置结构与该前过滤板20或该后过滤板30相同的一第一过滤板、一第二过滤板及一第三过滤板等等，并同样的以错位的方式间隔排列，以增加该废气净化反应器的净化能力。
接着，要再详细说明的是，于步骤1中，如何完成该电触媒转化单元10的制备，该电触媒转化单元10包含该第一侧部11、该第二侧部12以及该还原性环境13，在此实施例中，为先完成该第一侧部11以及该第二侧部12的制备，再进行该电触媒转化单元10的制备，请搭配参阅『图2A』至『图2C』所示，为本发明一实施例的第一侧部制备流程示意图，该第一侧部11的制备方法如下所述：
如『图2A』，首先提供该固态氧化物层16，该固态氧化物层16包含一阴极面161以及一远离该阴极面161的阳极面162，而该固态氧化物层16的材质可为萤石结构金属氧化物、钙钛矿结构金属氧化物等，例如：萤石结构的氧化钇稳定化氧化锆(yttria-stabilized zirconia，YSZ)、稳定化氧化锆、萤石结构的氧化钆掺杂氧化铈(gadolinia-doped ceria，GDC)、掺杂氧化铈、钙钛矿结构的锶及镁掺杂镓酸镧(strontium/magnesium-doped lanthanum gallate，LSGM)、掺杂镓酸镧，在此为选用由氧化锆形成的一锆片。
如『图2B』，接着，于该阴极面161涂布一阴极材料，并进行一第一烧结作业，将该阴极材料形成位于该阴极面161上的该阴极层14；该阴极材料例如可为钙钛矿结构金属氧化物、萤石结构金属氧化物、加金属的钙钛矿结构金属氧化物或加金属的萤石结构金属氧化物，例如：钙钛矿结构的镧锶钴铜氧化物、镧锶锰铜氧化物、镧锶钴铜氧化物及氧化钆掺杂氧化铈的组合、镧锶锰铜氧化物及氧化钆掺杂氧化铈的组合、加银的镧锶钴铜氧化物、加银的镧锶锰铜氧化物、加银的镧锶钴铜氧化物及氧化钆掺杂氧化铈的组合、加银的镧锶锰铜氧化物及氧化钆掺杂氧化铈的组合；而涂布的方式在此为使用旋转涂布机，将该阴极材料采微量分次滴于该阴极面161上进行旋转涂布，以避免产生过厚或不均匀的情形，但不以此为限制，当所需涂布的该阴极面161具有一较大面积时，则可改采用刮刀涂布的方式进行；至于该第一烧结作业的目的在于使该阴极材料产生脱脂及烧结，而得到该阴极层14，所使用的升温、降温程序及次数可依该阴极材料的选择而进行调整。
在此实施例中，以选用镧锶锰铜氧化物及氧化钆掺杂氧化铈的组合为该阴极材料举例说明，为先将萤石结构的氧化钆掺杂氧化铈涂布于该阴极面161上，并于一烘箱中以50℃进行干燥6小时，接着以每分钟5℃的升温速率进行热处理，从室温升至600℃，持温2小时，再升至900℃，持温2小时，再升至1200℃，持温4小时，再以同样的速率及持温时间降回室温，接续，在同一面上再涂布镧锶锰铜氧化物，并于该烘箱中以50℃进行干燥6小时，接着以每分钟5℃的升温速率进行热处理，从室温升至300℃，持温2小时，再升至600℃，持温2小时，再升至900℃，持温4小时，再以同样的速率及持温时间降回室温，而形成该阴极层14。
如『图2C』，最后，于该阳极面162涂布一阳极材料，并进行一第二烧结作业，将该阳极材料形成位于该阳极面162上的该阳极层15，而得到该第一侧部11；该阳极材料可为萤石结构金属氧化物(fluorite metal oxides)、钙钛矿结构金属氧化物、萤石结构金属氧化物、加金属的钙钛矿结构金属氧化物或加金属的萤石结构金属氧化物，例如：镍及氧化钇稳定化氧化锆金属陶瓷(Ni-YSZcermet)。
在此实施例中，为选用氧化镍及氧化钇稳定化氧化锆金属陶瓷为形成该阳极层15的该阳极材料，为先该阳极材料涂布于该阳极面162上，接着进行该第二烧结作业，于该烘箱中以50℃进行干燥6小时，接着以每分钟5℃的升温速率进行热处理，从室温升至300℃，持温2小时，再升至600℃，持温2小时，再升至900℃，持温4小时，再以同样的速率及持温时间降回室温，该第二烧结作业的目的与该第一烧结作业相同，在此则不再赘述，唯特别的地方在于，由于为选用氧化镍及氧化钇稳定化氧化锆金属陶瓷为该阳极材料，尚需将该氧化镍还原为镍，因此将该阳极材料连同该固态氧化物层16置入一石英管中并通入氢气，以每分钟5℃的升温进行一热处理，并在400℃持温8小时，在不破坏该阴极层14的状态下，令该阳极材料由氧化镍及氧化钇稳定化氧化锆金属陶瓷还原成镍及氧化钇稳定化氧化锆金属陶瓷，至此形成该阳极层15并完成该第一侧部11的制备。另外，还要说明的是，该第二侧部12的制备相同于该第一侧部11，因此不再另行描述。
而于完成该第一侧部11以及该第二侧部12的制备后，请搭配参阅『图3A』至『图3C』所示，为本发明一实施例的电触媒转化单元制备流程示意图，该电触媒转化单元10的制备方法如下：
首先，如『图3A』，将该第一侧部11以及该第二侧部12以该阳极层15相对并相隔一容置空间133；接着，如『图3B』，将一还原物131填入该容置空间133之中，在此该还原物131可为一还原性固体粉末，例如：石墨粉、碳黑等；最后，如『图3C』，以一胶体132将该还原物131封闭于该容置空间133内，以形成该还原性环境13，该胶体132在此为使用一陶瓷胶，其可耐高温，且热膨胀系数与该固态氧化物层16相似，常见的该胶体132主成分为氧化铝、氧化硅，至此而完成该电触媒转化单元10的制作，尚需补充说明的是，于该容置空间133中亦可不填入该还原物131，而直接以该胶体132密封该容置空间133，并令该容置空间133的气压小于1大气压，如形成真空状态，而形成该还原性环境13。
综上所述，由于本发明藉由制备该电触媒转化单元，再将该电触媒转化单元设置于该前过滤板以及该后过滤板之中与该架体结合，以形成该废气净化反应器，使该废气净化反应器直接以该电触媒转化单元的该阴极层于该流道与该废气接触，而进行该废气的净化，如此不需额外设置还原气系统，不仅减少生产的成本，并避免结构容易损坏的问题，再者，还得以有效缩小整体体积，藉由多层排列的结构增加与该废气的反应面积，进一步提升净化的效能，因此本发明极具进步性及符合申请发明专利的要件，爰依法提出申请，祈钧局早日赐准专利，实感德便。
以上已将本发明做一详细说明，惟以上所述者，仅为本发明的一较佳实施例而已，当不能限定本发明实施的范围。即凡依本发明权利要求保护范围所作的均等变化与修饰等，皆应仍属本发明的专利涵盖范围内。
Claims (12)
1.一种多层排列的废气净化反应器的制造方法，其特征在于，包含以下步骤：
制备多个电触媒转化单元，该电触媒转化单元各包括一第一侧部、一第二侧部以及一形成于该第一侧部与该第二侧部之间的还原性环境，该第一侧部与该第二侧部各包含一阴极层、一阳极层以及一设于该阴极层与该阳极层之间的固态氧化物层，该第一侧部的该阳极层面对该第二侧部的该阳极层并藉该还原性环境彼此相隔；
提供一前过滤板及一与该前过滤板相隔设置的后过滤板，该前过滤板与该后过滤板均具有多个承载该电触媒转化单元的过滤区域以及多个镂空的流通区域；
令该前过滤板与该后过滤板彼此错位；以及
准备一架体，该架体包括一输入端以及一输出端，将该前过滤板与该后过滤板各别装设在靠近该输入端与该输出端的一侧，令该输入端与该前过滤板与该后过滤板的流通区域和该输出端构成一供废气流通的流道，而得到该多层排列的废气净化反应器，其中，该电触媒转化单元的该阴极层表面暴露于该流道而做为一净化该废气的反应侧。
2.根据权利要求1所述的多层排列的废气净化反应器的制造方法，其特征在于该固态氧化物层的材质选自由萤石结构金属氧化物、钙钛矿结构金属氧化物及其组合所组成的群组。
3.根据权利要求1所述的多层排列的废气净化反应器的制造方法，其特征在于该第一侧部的制备方法包含以下步骤：
提供该固态氧化物层，该固态氧化物层包含一阴极面以及一远离该阴极面的阳极面；
于该阴极面涂布一阴极材料，并进行一第一烧结作业，将该阴极材料形成位于该阴极面上的该阴极层；
于该阳极面涂布一阳极材料，并进行一第二烧结作业，将该阳极材料形成位于该阳极面上的该阳极层，而得到该第一侧部。
4.根据权利要求3所述的多层排列的废气净化反应器的制造方法，其特征在于该阴极材料选自由钙钛矿结构金属氧化物、萤石结构金属氧化物、加金属的钙钛矿结构金属氧化物、加金属的萤石结构金属氧化物及其组合所组成的群组。
5.根据权利要求3所述的多层排列的废气净化反应器的制造方法，其特征在于该阳极材料选自由金属及萤石结构金属氧化物组成的陶金、钙钛矿结构金属氧化物、萤石结构金属氧化物、加金属的钙钛矿结构金属氧化物、加金属的萤石结构金属氧化物及其组合所组成的群组。
6.根据权利要求1所述的多层排列的废气净化反应器的制造方法，其特征在于该第二侧部的制备方法包含以下步骤：
提供该固态氧化物层，该固态氧化物层包含一阴极面以及一远离该阴极面的阳极面；
于该阴极面涂布一阴极材料，并进行一第一烧结作业，将该阴极材料形成位于该阴极面上的该阴极层；
于该阳极面涂布一阳极材料，并进行一第二烧结作业，将该阴极材料形成位于该阳极面上的该阳极层，而得到该第二侧部。
7.根据权利要求1所述的多层排列的废气净化反应器的制造方法，其特征在于该电触媒转化单元的制备方法包含以下步骤：
将该第一侧部以及该第二侧部以该阳极层相对并相隔一容置空间；
于该容置空间中填入一还原物；
以一胶体将该还原物封闭于该容置空间内形成该还原性环境，而得到该电触媒转化单元。
8.根据权利要求7所述的多层排列的废气净化反应器的制造方法，其特征在于该还原物为一还原性固体粉末，该还原性固体粉末为选自石墨粉、碳黑所组成的群组。
9.根据权利要求7所述的多层排列的废气净化反应器的制造方法，其特征在于该胶体为一陶瓷胶。
10.根据权利要求1所述的多层排列的废气净化反应器的制造方法，其特征在于该前过滤板的该过滤区域相对该后过滤板的该过滤区域为错位设置。
11.根据权利要求1所述的多层排列的废气净化反应器的制造方法，其特征在于该前过滤板的该过滤区域与该流通区域为交错排列。
12.根据权利要求1所述的多层排列的废气净化反应器的制造方法，其特征在于该后过滤板的该过滤区域与该流通区域为交错排列。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW101148104A TWI491794B (zh) | 2012-12-18 | 2012-12-18 | And a method for producing an exhaust gas purifying reactor in which a plurality of layers are arranged |
| TW101148104 | 2012-12-18 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103861395A CN103861395A (zh) | 2014-06-18 |
| CN103861395B true CN103861395B (zh) | 2015-09-16 |
Family
ID=50900767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310043554.5A Expired - Fee Related CN103861395B (zh) | 2012-12-18 | 2013-02-04 | 多层排列的废气净化反应器的制造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20140166477A1 (zh) |
| CN (1) | CN103861395B (zh) |
| TW (1) | TWI491794B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2835171A1 (en) * | 2013-08-08 | 2015-02-11 | Technical University of Denmark | Method and system for the purification of exhaust gas with an electrochemical cell |
| CN105626198B (zh) * | 2015-12-30 | 2019-01-04 | 芜湖恒耀汽车零部件有限公司 | 一种方便清洗的汽车尾气净化设备 |
| CN107486010A (zh) * | 2017-08-12 | 2017-12-19 | 章伟 | 一种汽车空调一氧化碳净化装置 |
| JP6939709B2 (ja) * | 2018-06-05 | 2021-09-22 | トヨタ自動車株式会社 | 電気化学リアクタ |
| JP2020118089A (ja) * | 2019-01-23 | 2020-08-06 | トヨタ自動車株式会社 | 電気化学リアクタ |
| CN112495100B (zh) * | 2020-12-31 | 2022-12-16 | 安徽华塑股份有限公司 | 一种利用泥网过滤的密闭电石炉尾气深度净化设备 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4313739A (en) * | 1979-10-01 | 1982-02-02 | Avco Everett Research Laboratory, Inc. | Removal of contaminants from gases |
| CN1141207A (zh) * | 1995-03-22 | 1997-01-29 | 普拉塞尔技术有限公司 | 分级式电解质膜 |
| CN1478729A (zh) * | 1999-05-06 | 2004-03-03 | 科学技术振兴事业团 | 微量有害物质的氧化分解装置 |
| CN101124031A (zh) * | 2005-02-03 | 2008-02-13 | 热能系统有限公司 | 气体分离和压缩装置 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7067208B2 (en) * | 2002-02-20 | 2006-06-27 | Ion America Corporation | Load matched power generation system including a solid oxide fuel cell and a heat pump and an optional turbine |
| CN101306302B (zh) * | 2008-01-31 | 2011-08-31 | 上海交通大学 | 分离和净化含氢工业废气方法 |
| KR101824266B1 (ko) * | 2009-11-18 | 2018-01-31 | 스미토모덴키고교가부시키가이샤 | 가스 분해 장치 |
| JP5518518B2 (ja) * | 2010-02-15 | 2014-06-11 | 日本碍子株式会社 | ハニカムフィルタの製造方法 |
-
2012
- 2012-12-18 TW TW101148104A patent/TWI491794B/zh active
-
2013
- 2013-02-04 CN CN201310043554.5A patent/CN103861395B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2013-11-04 US US14/070,973 patent/US20140166477A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4313739A (en) * | 1979-10-01 | 1982-02-02 | Avco Everett Research Laboratory, Inc. | Removal of contaminants from gases |
| CN1141207A (zh) * | 1995-03-22 | 1997-01-29 | 普拉塞尔技术有限公司 | 分级式电解质膜 |
| CN1478729A (zh) * | 1999-05-06 | 2004-03-03 | 科学技术振兴事业团 | 微量有害物质的氧化分解装置 |
| CN101124031A (zh) * | 2005-02-03 | 2008-02-13 | 热能系统有限公司 | 气体分离和压缩装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20140166477A1 (en) | 2014-06-19 |
| TWI491794B (zh) | 2015-07-11 |
| TW201425716A (zh) | 2014-07-01 |
| CN103861395A (zh) | 2014-06-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103861395B (zh) | 多层排列的废气净化反应器的制造方法 | |
| JP5134132B2 (ja) | 排気放出を制御するための電気化学的触媒コンバータ | |
| CN203123723U (zh) | 多层排列的废气净化反应器 | |
| CN105102782B (zh) | 排气净化系统的脱硝催化剂的现场再生方法 | |
| CN207271006U (zh) | 一种活性炭吸附脱附催化燃烧废气处理系统 | |
| EP1986261A1 (en) | Single chamber type solid oxide fuel cell | |
| TWI422422B (zh) | 控制廢氣排放的電觸媒管 | |
| CN102188878B (zh) | 带有板式换热器的高效吸附、脱附组合系统 | |
| TWI390104B (zh) | 控制廢氣排放並發電的熱活電化學暨觸媒轉化器 | |
| JP5711796B2 (ja) | 排ガス排出をコントロールする電気触媒ハニカム | |
| JP6637724B2 (ja) | エンジンシステム及びエンジンシステムの運転方法 | |
| CN102485326A (zh) | 电化学催化剂转化器 | |
| CN105233666B (zh) | 控制废气排放的电化学双电池板及装置 | |
| CN103861453B (zh) | 废气净化反应器的制造方法 | |
| CN102335552A (zh) | 控制废气排放并发电的电化学催化剂转化器 | |
| CN103768901B (zh) | 控制废气排放的电触媒蜂巢 | |
| CN210291917U (zh) | 车间废气蓄热式催化焚烧炉 | |
| RU2491993C1 (ru) | Каталитический блок на основе пеноникеля и его сплавов для очистки газов от органических соединений, включая бензпирены, диоксины, оксиды азота, аммиака, углерода и озона | |
| TWI692374B (zh) | 控制廢氣排放的電觸媒蜂巢及其製造方法 | |
| CN218553602U (zh) | 一种低能耗的活性炭有机废气催化净化装置 | |
| CN2298465Y (zh) | 绿色燃气热水器 | |
| CN210291920U (zh) | 一种新型有机废气浓缩催化焚烧装置 | |
| CN110295372A (zh) | 一种氨电解制氢装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150916 Termination date: 20200204 |