CN103953425A - 一种利用汽车尾气余热发电并净化汽车尾气的装置 - Google Patents

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田遵义
曾超
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Abstract

本发明提供一种利用汽车尾气余热发电并净化汽车尾气的装置，包括热电材料、排气管、散热片、散热筒和喇叭口；所述热电材料镀在所述排气管末端部分的内表面，所述散热片贴在所述排气管末端部分的外表面，所述散热筒安装在所述散热片的外部，所述喇叭口安装在所述散热筒的进气端，提高所述散热片中的气流速率从而提高所述热电材料两面的温差，进而提高所述热电材料的热电转化效率。该装置既可以利用汽车尾气的余热发电，又可以把汽车尾气中有毒的碳氢化合物(CnHm)、一氧化碳（CO）及氮的氧化物（NOx）等气体转变为无毒的CO2、H2O和NOx气体，净化汽车尾气。

Description

一种利用汽车尾气余热发电并净化汽车尾气的装置
技术领域
本发明涉及一种利用汽车尾气余热进行发电和对汽车尾气中有毒的碳氢化合物(CnHm)、一氧化碳（CO）及氮的氧化物（NOx）气体进行净化的装置。
背景技术
目前，随着人们对环保和能源问题的重视，热电材料成为研究的热点。热电材料是一种先进的能量转换材料，通过载流子的移动能静态地进行热能与电能的相互转换。利用热电材料制备的发电器、致冷器、传感器等元件具有体积小、重量轻、结构简单、无介质泄漏、无噪音、无磨损、移动方便、使用寿命长等优点，已用于军事、航天等高科技领域，在汽车尾气余热发电、医学恒温、小功率电源、微型传感、等民用领域也有着广泛的应用。
氧化物热电材料是近两年新兴的一个热电材料体系，具有使用温度高、不怕氧化、无污染、使用寿命长、制备方便等优点，因此在中温区热电发电领域的应用潜力很大，氧化物热电材料还具有原料资源丰富，制样时可在空气中直接烧结，无需抽真空，成本费用低等方面的优势，在民用上有重要价值，因而备受人们的关注。目前，此类热电材料以过渡金属氧化物为典型代表，如NaCoO2。
在汽车产业高速发展、汽车产量和保有量不断增加的同时，汽车也带来了大气污染，即汽车尾气污染。在中国大中型城市，汽车尾气排放已成为主要的大气污染源。有资料表明，上海市的汽车总量只相当于日本东京的1/12，但空气中主要由汽车排放的CO、HnCm和NOx的总量却基本相同。中国在用汽车量随着经济的迅速发展和社会需要的增加，将大幅度增长。由此可见，对汽车尾气进行净化具有非常重要的价值和意义。
Co3O4是一种很好的催化剂，对氢化合物(CnHm)、一氧化碳（CO）及氮的氧化物（NOx）气体有很好的催化效果。
对汽车尾气污染控制有机内净化和机外净化两个方面：机内净化主要是提高燃料质量和改善燃料在发动机中的燃烧条件，尽可能减少污染物的生成；机外净化的主要方式是安装催化净化器，对有害气体进行处理，由于绝大多数污染物来自尾管排放，故机外净化控制是控制汽车排污的快捷而有力的手段，其研究主要集中在催化净化上，催化净化是控制汽车尾气污染的主要手段之一，是目前一种通用的尾气控制手段。
但是，目前涉及到利用汽车尾气余热进行发电和净化汽车尾气的装置，主要存在以下几个问题：1、尾气余热发电装置和尾气净化装置往往是分离的或者只具有其一；2、结构较为复杂，维修难度教大；3、对发动机的性能有一定的影响；4、性能稳定性不高。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种利用汽车尾气余热发电并净化汽车尾气的装置。该装置简单，体积小巧，成本低，使用方便，稳定性高。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种利用汽车尾气余热发电并净化汽车尾气的装置，包括热电材料、排气管、散热片、散热筒和喇叭口；所述热电材料镀在所述排气管末端部分的内表面，所述散热片贴在所述排气管末端部分的外表面，所述散热筒安装在所述散热片的外部，所述喇叭口安装在所述散热筒的进气端，提高所述散热片中的气流速率从而提高所述热电材料两面的温差，提高所述热电材料的热电转化效率。
所述热电材料为NaCoO2/Co3O4，合成步骤为：
a) 把原材料碳酸钠（Na2CO3）、四氧化三钴（Co3O4）按照3:2的化学计量比进行混合和球磨，使粒径达到微米级，然后在1103K温度下进行热处理使其发生固相反应生成NaCoO2。
b) 把合成的上述NaCoO2与四氧化三钴（Co3O4）进行混合，在50MPa压力下压制成所述热电材料NaCoO2/Co3O4，该材料既有热电性能也有催化性能。
将所述热电材料通过磁控溅射的方法镀在所述排气管尾部内壁。根据汽车的排量不同，可以控制在所述排气管内部镀的所述热电材料的厚度，提高材料的利用率。
为了提高所述热电材料（NaCoO2/Co3O4）在排气管上的附着力，在所述排气管尾部镀过热电材料后，在700K温度下退火2个小时。
与现有技术相比，本发明具有如下突出的实质性特点和显著的优点：
本发明所述热电材料利用汽车尾气的余热与外表面所的温差而发电，同时具有催化性能，可以把汽车尾气中有毒的碳氢化合物(CnHm)、一氧化碳（CO）及氮的氧化物（NOx）等气体转变为无毒的CO2、H2O和NOx气体，起到净化汽车尾气的作用。
附图说明
图1 是本发明装置的结构图。
图2是本发明装置的主视图（进尾气端）。
图3是本发明装置的主视图（出尾气端）。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1-图3所示，一种利用汽车尾气余热发电并净化汽车尾气的装置，其特征在于，包括热电材料1、排气管2、散热片3、散热筒4和喇叭口5；所述热电材料1镀在汽车的排气管2末端部分的内表面，所述散热片3贴在所述排气管2末端部分的外表面，所述散热筒4安装在所述散热片3的外部，所述喇叭口5安装在所述散热筒4的进气端，可以提高所述散热片3中的气流速率从而提高所述热电材料1两面的温差，进而提高所述热电材料1的热电转化效率。
将所述热电材料1通过磁控溅射的方法镀在所述排气管2末端部分的内壁。根据汽车的排量不同，可以控制镀在所述排气管2末端部分内部的所述热电材料1的厚度，提高材料的利用率。
为了提高所述热电材料1（NaCoO2/Co3O4）在排气管上的附着力，在所述排气管2末端部分镀过热电材料后，在700K温度下退火2个小时。 

Claims (4)

1.一种利用汽车尾气余热发电并净化汽车尾气的装置，其特征在于，包括热电材料（1）、排气管（2）、散热片（3）、散热筒（4）和喇叭口（5）；所述热电材料（1）镀在排气管（2）末端部分的内表面，所述散热片（3）贴在所述排气管（2）末端部分的外表面，所述散热筒（4）安装在所述散热片（3）的外部，所述喇叭口（5）安装在所述散热筒（4）的进气端。
2.根据权利要求1所述的利用汽车尾气余热发电并净化汽车尾气的装置，其特征在于，所述热电材料（1）为NaCoO2/Co3O4。
3.根据权利要求1所述的利用汽车尾气余热发电并净化汽车尾气的装置，其特征在于，将所述热电材料（1）通过磁控溅射的方法镀在所述排气管尾部（2）内壁。
4.根据权利要求1所述的利用汽车尾气余热发电并净化汽车尾气的装置，其特征在于，为了提高所述热电材料（1）在排气管（2）末端部分内壁上的附着力，在所述排气管（2）末端部分镀上所述热电材料（1）后，在700K温度下退火2个小时。
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