FR3087833A1 - Filtre a particules autoregenerant et producteur de reducteur pour la reduction de nox - Google Patents

Filtre a particules autoregenerant et producteur de reducteur pour la reduction de nox Download PDF

Info

Publication number
FR3087833A1
FR3087833A1 FR1871312A FR1871312A FR3087833A1 FR 3087833 A1 FR3087833 A1 FR 3087833A1 FR 1871312 A FR1871312 A FR 1871312A FR 1871312 A FR1871312 A FR 1871312A FR 3087833 A1 FR3087833 A1 FR 3087833A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
filter
exhaust gas
purification system
combustion engine
internal combustion
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.)
Granted
Application number
FR1871312A
Other languages
English (en)
Other versions
FR3087833B1 (fr
Inventor
Karine Pajot
Nils Matthess
Philippe Vernoux
Angel Caravaca
Loanna Kalaitzidou
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite Claude Bernard Lyon 1 UCBL
PSA Automobiles SA
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite Claude Bernard Lyon 1 UCBL
PSA Automobiles SA
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Universite Claude Bernard Lyon 1 UCBL, PSA Automobiles SA filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Priority to FR1871312A priority Critical patent/FR3087833B1/fr
Priority to PCT/FR2019/052090 priority patent/WO2020084207A1/fr
Publication of FR3087833A1 publication Critical patent/FR3087833A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR3087833B1 publication Critical patent/FR3087833B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • 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
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/033—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices
    • F01N3/035—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices with catalytic reactors, e.g. catalysed diesel particulate filters
    • 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
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9445—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
    • B01D53/9454—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC] characterised by a specific device
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/002—Mixed oxides other than spinels, e.g. perovskite
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/83—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with rare earths or actinides
    • 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
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • 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
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F01N13/0093—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series the purifying devices are of the same type
    • 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
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F01N13/0097—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series the purifying devices are arranged in a single housing
    • 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
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0842—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
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/101—Three-way catalysts
    • 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
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/105—General auxiliary catalysts, e.g. upstream or downstream of the main catalyst
    • F01N3/106—Auxiliary oxidation catalysts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B01D2255/1025—Rhodium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/40—Mixed oxides
    • B01D2255/402—Perovskites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2523/00—Constitutive chemical elements of heterogeneous catalysts
    • 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
    • F01N2250/00—Combinations of different methods of purification
    • F01N2250/02—Combinations of different methods of purification filtering and catalytic conversion
    • 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
    • F01N2330/00—Structure of catalyst support or particle filter
    • F01N2330/06—Ceramic, e.g. monoliths
    • 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
    • F01N2370/00—Selection of materials for exhaust purification
    • F01N2370/02—Selection of materials for exhaust purification used in catalytic reactors
    • 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

Système de purification de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne comprenant : au moins un catalyseur trois voies (8) ; un filtre à particules (6), positionné en aval du au moins un catalyseur trois voies (8), remarquable en ce que le filtre (6) comprend un média filtrant et une phase catalytique à base au moins de pérovskite et procédé associé produisant de l'hydrogène et réoxydant le filtre (6) à partir des gaz d'échappement ayant une teneur en vapeur d'eau.

Description

Description Titre de I invention FILTRE À PARTICULES AUTORÉ- GÉNÉRANT ET PRODUCTEUR DE RÉDUCTEUR POUR LA RÉDUCTION DE NOX Domaine technique [000i L'invention a trait au domaine de la dépollution des moteurs thermiques plus particu- lièrement à un système de filtration pour un moteur pourvu d'un filtre à particules et un procédé de purification.
Technique antérieure [00021 Le document de brevet publié CN103495418 divulgue un moteur diesel relié à une ligne d'échappement équipée d'un filtre à particules comprenant une phase catalytique permettant une autorégénération de suies à basse température.
Cependant, le moteur diesel présente le défaut d'avoir un niveau de pollution élevé à cause du compromis NOx-suies.
Exposé de l'invention [00031 L'invention a pour objectif de pallier au moins un des inconvénients de l'état de la technique susmentionné, Plus particulièrement, l'invention a pour objectif de favoriser au moins l'oxydation des suies.
[00041 L'invention a pour objet un système de purification de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne comprenant : au moins un catalyseur trois voies un filtre à particules, positionné en aval du au moins un catalyseur trois voies, remarquable en ce que le filtre comprend un média filtrant et une phase catalytique à base au moins de pérovskite.
[00051 Selon un mode avantageux de l'invention, un catalyseur trois voies (10) ou un piège à NOx dopé au rhodium, avec une teneur en rhodium supérieure à 0,53 g/ litre de catalyseur, est positionné en aval du filtre à particules (6).
Cette teneur en rhodium. permet d'adapter le catalyseur au traitement de NOx par l'hydrogène .
[0006] Selon un mode avantageux de l'invention, la pérovskite est du type LaLx_iAg,Sr.B 'Sr pouvant être remplacée par l'un des composants de la liste : Sr, Ca, Ba et K, B est Fun des composants de la liste : Fe, Mn, Cu Co et Ni, x est compris entre 0 et 0,5 et y est compris entre 0 et 0,5.
[00071 Selon un mode avantageux de _y ention, la pérovskiteest du type La0,5 fvga.zs Sre 25 Fe 03.
[00081 L'invention concerne aussi un véhicule comprenant un système de purification de gai d'échappement selon l'invention et un moteur du type allumage commandé relié au système de purification et fonctionnant au moins dans des conditions strechio- métriques.
[0009] L'invention concerne aussi un procédé de filtration de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne comprenant un système de purification, le système étant pourvu d'au moins un catalyseur trois voies et d'un filtre à particules, le filtre étant positionné en aval du au moins un catalyseur trois voies, remarquable en ce que le système de purification est selon l'invention, le filtre produisant de l'hydrogène et se rdoxydant à partir des gaz d'échappement ayant une teneur en vapeur d'eau.
[0010] Selon un mode avantageux de l'invention, le moteur est réglé clans des conditions stoechiométriques.
[0011] Selon un mode avantageux de l'invention, la température du filtre est comprise entre 300 et 600°C. 350 et 600°C. 400 et 600°C. 400 et 500°C. ou 450 et 500T..
[0012] Selon un mode avantageux de l'invention, la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement en entrée du fibre est inférieure à 400 ppm ou 250 ppm. [00131, Selon un mode avantageux de l'invention, la concentration d'hydrogène est su- périeure à 3000 ou 7000 ppm en aval du filtre à particules.
[0014] Préférentiellement, la phase catalytique est au moins imprégnée directement à la surface de parois de canaux entrants du filtre à particules, déposée sur une membrane de filtration du filtre à particules etjou constitutive de la membrane.
[0015] Préférentiellement, le filtre à particules est à base de cordiérite, de [banale d'aluminium ou de carbure de Silicium.
[0016] Les mesures de l'invention sont intéressantes en ce que le système de filtration produit de l'hydrogène qui peut servir à réduire les NO, dans un catalyseur adapté placé en aval du filtre à particules.
[0017] En outre, les matériaux utilisés dans la phase du catalytique du filtre à particules pour assurer le stockage de l'oxygène sont bien plus économiques que ceux des solutions antérieures, comme des métaux du groupe platine.
Brève description des dessins
[0018] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description, du dessin et du graphique, parmi lesquels
[0019] [Fig 1] illustre un moteur relié à une ligne d'échappement ; [Fig 2] montre. l'activité de. la pérovskite étudiée en fonction de la température.
Description des modes de réalisation
[0020] Dans la figure 1, un moteur 2 du type à allumage commandé fonctionnant au moins ms des conditions stoechiométriques est relié à une ligne. d'échappement 4.
Les gaz d'échappement du moteur 2 sont purifiés successivement en passant par un premier catalyseur trois voies 5 monté en amont d'un filtre à particules 6.
En aval de la ligue d'échappement 4 se trouve un deuxième catalyseur 10 adapté au traitement de NOx par de l'hydrogène, Le catalyseur 10 peut être un catalyseur trois voies ou un piège à NOx.
Afin de pouvoir réduire les NOx par de l'hydrogène, le catalyseur- 10 est dopé en rhodium, avec une teneur en rhodium supérieure à 0,53 g/litre de catalyseur.
Avantageusement, pour éviter de mettre inutilement trop de rhodium, la teneur en rhodium ne dépasse pas 1.41 gilitre de catalyseur, et de préférence 1,06 gilitre de catalyseur.
Cette teneur en rhodium est supérieure à une teneur classique qui est plutôt comprise entre 0,11 et 0,35 gilitre de catalyseur, ce qui permet au catalyseur de réduire les NOx par l'hydrogène.
[0021] Le filtre à particules 6 comprend un média filtrant et une phase catalytique, Le média Iltrant peut âtre à hase de cordiérite, de titanate d'aluminium ou de carbure de silicium.
La phase catalytique peut âtre imprégnée directement à la surface de parois de canaux entrants du filtre 6, déposée sur une membrane. de filtration du filtre à panicules 6 et/ou constitutive de la membrane.
[0022] De nombreuses expérimentations ont montré que parmi un très large panel de composés connus pour leur capacité de stockage de l'oxygène, une, famille d'oxyde favorise non seulement la vitesse d'oxydation des suies dans un filtre à panicules 6 et ce à basse température, c.-à-d. environ 350°C. mais aussi de produire de l'hydrogène pouvant servir de réducteur de NO,.
130 La famille est la pérovskite du type La, , y Ag, Sr, B 03 avec x = 0 0,5 et y = 0 - 0,5.
Le Sr peut être remplacé par Ca, Ba et K (alcalins et alcalinoterreux), B = Fe, Mn, Cu, Ti, Co, Ni.
La pérovskite de composition Lao,.y Ago,25Sr,),2,,Fe03(LASE) est par exemple synthétisée par la méthode dite de complexation.
Le protocole consiste à dissoudre les nitrates métalliques de lanthane, argent, -fer et strontium dans les proportions souhaitées dans le minimum d'eau déionisée.
On ajoute ensuite à cette solution un agent chélatant, l'acide maléique 10 %, de formule CIII404.
Pour favoriser la compiexation des précurseurs métalliques avec l'acide maléique, le pH est maintenu à 9 par l'ajout d'ammoniac.
La solution est ensuite évaporée sur une plaque chauffante jusqu'à l'obtention d'un gel puis étuvé à 130°C une dizaine (l'heures.
La poudre ainsi obtenue est calcinée à 500°C pendant 2 heures, afin d'éliminer tous les résidus carbonés liés à la synthèse. [inc calcination à plus haute température (800°C) pendant 4 heures est ensuite nécessaire pour former la fihase pérovskite et stabiliser la microstructure de la poudre.
[0024] Le principe de réoxvdation du matériau consiste à utiliser l'oxygène de la vapeur d'eau présente à hauteur de 10 % environ dans les gaz d'échappement en sortie du moteur.
100251 L'évaluation de la quantité d'02, utilisée par le matériau lors de sa réoxydation, a été effectuée à partir de 200 mg de poudre de LSAF, produite comme décrit ci-dessus, et introduite dans un réacteur en quartz classique en H.
La poudre est au préalable réduite sous H, durant 1 heure sous 500°C pour simuler une oxydation de la suie qui a pour conséquence de réduire le matériau catalytique.
Ensuite, une oxydation à 400°C est effectuée en présence soit de 250 ppm d'0,, soit 250 ppm d'a, 10 % H20 ou 10 % d' 1-1,0 à 8,8 1/11.
L'oxygène consommé et l'hydrogène produit, par le catalyseur pour se ré--oxyder, sont mesurés en fonction du temps par un spectromètre de niasse (QMS aspec : Quadrupole Mass Spectrometer, Aspec Technology Inc., spectrométrie de niasse quadripolaire) et un micro-chromatographe (SRA 3000, SRA "ENSTRUMENTS®).
[0026] Le tableau, ci-dessous, montre que le matériau en se m'oxydant à 400°C consomme 259 pmoles lorsqu'il est uniquement exposé à de l'oxygène.
Il est cependant capable de se réoxyder en présence uniquement de vapeur d'eau en produisant 487 pmoles Cet hydrogène est issu de la décomposition de la vapeur selon la formule suivante [001- 1-120 --> H2 4- 1/2 02.
[0028] L'oxygène produit par cette réaction est utilisé par LSAF pour se réoxyder.
Selon la stoechiométrie de la réaction, la quantité d'02 générée est 2 fois moins importante que celle d'Ir et correspond donc à 243,5 pi-noies d'O.?.
Cette valeur est proche de celle mesurée pour réoxyder le matériau en présence d'0,. seul et démontre que le matériau est capable de se réoxyder en présence de vapeur d'eau.
En présence à la fois d'02 et de FLO, la quantité d'02 consommé chute de 259 à 96 moles montrant que la ré-oxydation se déroule préférentiellement (environ 63 %) à l'aide de la vapeur d'eau.
[0029] [Tableauxl] [00301 Les résultats de ré-oxydation du matériau, à 400°C, montrent la capacité du SAF d'une part, à se-réoxyder complètement en présence de vapeur d'eau et d'autre part à produire dans le même temps de l'hydrogène pendant les dix premières minutes de la réoxidation.
La production d'H,, en présence uniquement d'eau, s'élèverait à environ 7500 ppm en moyenne à 400°C.
[00311 La mesure de l'activité catalytique, pour la combustion des suies de la poudre ainsi préparée et préalablement oxydée a été réalisée, à partir mélange mécanique entre 250 ppm 02 250 ppm. 02+ 10 % H 243,5 10 % H20 259 0 326 02 consommé a consommé issu 0, issul-120 moles) (pnitiles) 0, consommé total (pmoles) À 400°C l'1. produit (ptrioles) .1 la poudre de LSAF, et des suies, par le biais d'une oxydation en température programmée.
La suie utilisée est du noir de carbone commercial Printex® U, La suie Printex® U est utilisée comme suie de référence dans de nombreuses études portant sur la dépollution, La mesure de l'activité du catalyseur synthétisé pour l'oxydation des suies est réalisée dans les conditions suivantes : la suie et le catalyseur ont été mélangés dans un rapport 1160 (en masse) et co-broyés dans un mortier pendant 15 minutes afin d'obtenir un contact intime. entre la suie et le catalyseur.
Une masse de 200 mg de ce mélange est prélevée et placée dans un réacteur en quartz classique en U, Les conditions expérimentales des oxydations en température programmée sont : nul flux de 250 ppm d'02 et 10 % d'H20 dans l'He à 10 l/h, Le réacteur est chauffé de 100°C à 680°C à une vitesse de 10°Ci min.
La concentration des produits issus ((JO et CO2) de la combustion des suies est mesurée à l'aide d'un micro-chrornatographe en phase gaz (SRA 3000) et d'un spectromètre de masse (QMS aspec).
La conversion de la suie est calculée à partir des concentrations en CO et CO2 et est exprimée en fonction de la température.
[00321 Les performances d'oxydation sont fournies pour le matériau calciné à 800°C durant 4 heures.
[00331 [Tableaux21 ..... ..... 100 à 680°C 0 % Suie + LSAF 34%
[0034] La courbe de la figure 2 montre que les performances catalytiques d'oxydation de la suie permettent une oxydation de la suie qui débute à 300°C pour atteindre un premier pic d'oxydation entre 450 et 500°C.
[00351 Les essais montrent la possibilité à des teneurs en O: très faibles (< ou = 250 ppm) voire nulles dans les gaz d'échappement, et en présence de vapeur d'eau (10 %), ce qui est souvent le cas en essence derrière le catalyseur trois voies, d'initier l'oxydation des suies dans un filtre à particules.
Le matériau testé est une pérovskite, LSAF, pouvant, au choix, être imprégné directement à la surface des parois des canaux entrants d'un filtre à particules, déposés sur une membrane de filtration du filtre à particules et/ou être constitutif de cette membrane.
Le LSAF. préalablement oxydé par les conditions de fonctionnement du moteur (présence de 10 % de vapeur d'eau), montre sa capacité à oxyder la suie en absence d'02 et sa capacité au moment de sa ré--oxydation à produire de l'hydrogène en quantité non négligeable (7500 ppm en moyenne).
Cette production d'hydrogène sera utilisée en tant que réducteur des NOx sur le catalyseur 10 dédié aux fortes cbargestfortes vitesses volumétriques horaire de NOx positionné en Suie seule 6 aval du filtre à particules à régénération atise température.

Claims (1)

  1. aval du filtre à particules à régénération basse température.
    Revendications [Revendication 1] Système de purification de gaz d’échappement d’un moteur à combustion interne comprenant : au moins un catalyseur trois voies (8) ; - un filtre à particules (6), positionné en aval du au moins un catalyseur trois voies (8), caractérisé en ce que ledit filtre (6) comprend un média filtrant et une phase catalytique à base au moins de perovskite [ Revendication 2] Système de purification selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’un catalyseur trois voies (10) ou un piège à NOx dopé au rhodium, avec une teneur en rhodium supérieure à 0,53 g/ litre de catalyseur, est positionné en aval du filtre à particules (6). [Revendication 3] Système de purification selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la pérovskite est du type Lal x y AgxSryB O3, Sr pouvant être remplacé par l’un des composants de la liste : Ca, Ba et K, B est l’un des composants de la liste : Fe, Mn, Cu Ti, Co et Ni, x est compris entre 0 et 0,5 et y est compris entre 0 et 0,5. [Revendication 4] Système de purification selon Tune des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la pérovskite est du type LaOj5 Ag0i25 Sio^-Fe O3. [Revendication 5] Véhicule comprenant un système de purification de gaz d’échappement d’un moteur à combustion interne selon l’une des revendications 1 à 4 et un moteur (2) du type allumage commandé fonctionnant au moins dans des conditions stoechiométriques. [Revendication 6] Procédé de filtration de gaz d’échappement d’un moteur à combustion interne (2), comprenant un système de purification de gaz d’échappement, ledit système étant pourvu d’au moins un catalyseur trois voies (8) et d’un filtre à particules (6), ledit filtre étant positionné en aval du au moins un catalyseur trois voies (8), caractérisé en ce que ledit système de purification est selon la revendication 1 à 4, ledit filtre produit de l’hydrogène et se réoxyde à partir des gaz d’échappement ayant une teneur en vapeur d’eau. [Revendication 7] Procédé de filtration de gaz d’échappement d’un moteur (2) à combustion interne selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moteur (2) est réglé dans des conditions stœchiométriques. [ Revendication 8] Procédé de filtration de gaz d’échappement d’un moteur à combustion
    [Revendication 9] [Re vendication 10] interne (2) selon l’une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que la température du filtre à particules (6) est comprise entre 300 et 600°C, 350 et 600°C, 400 et 600°C, 400°C et 500°C, ou 450 et 500°C.
    Procédé de filtration de gaz d’échappement d’un moteur à combustion interne (2) selon l’une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la concentration en oxygène dans les gaz d’échappement en entée du filtre à particules (6) est inférieure à 400 ppm ou 250 ppm.
    Procédé de filtration de gaz d’échappement d’un moteur à combustion interne selon l’une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce la concentration d’hydrogène est supérieure à 3000 ou 7000 ppm en aval du filtre à particules (6).
FR1871312A 2018-10-26 2018-10-26 Filtre a particules autoregenerant et producteur de reducteur pour la reduction de nox Active FR3087833B1 (fr)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1871312A FR3087833B1 (fr) 2018-10-26 2018-10-26 Filtre a particules autoregenerant et producteur de reducteur pour la reduction de nox
PCT/FR2019/052090 WO2020084207A1 (fr) 2018-10-26 2019-09-10 Filtre à particules autorégénérant et producteur de réducteur pour la réduction de nox

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1871312A FR3087833B1 (fr) 2018-10-26 2018-10-26 Filtre a particules autoregenerant et producteur de reducteur pour la reduction de nox

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3087833A1 true FR3087833A1 (fr) 2020-05-01
FR3087833B1 FR3087833B1 (fr) 2021-02-19

Family

ID=65444262

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1871312A Active FR3087833B1 (fr) 2018-10-26 2018-10-26 Filtre a particules autoregenerant et producteur de reducteur pour la reduction de nox

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR3087833B1 (fr)
WO (1) WO2020084207A1 (fr)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3102764B1 (fr) * 2019-11-06 2022-05-13 Psa Automobiles Sa Dispositif de production d’hydrogene par boucle chimique avec un materiau porteur d’oxygene de type perovskite

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01142208A (ja) * 1987-11-30 1989-06-05 Toyota Motor Corp ディーゼルパティキュレート捕集用フィルター
US20110120089A1 (en) * 2009-11-25 2011-05-26 Gm Global Technology Operations, Inc. Exhaust particulate management for gasoline-fueled engines
CN103495418A (zh) 2013-09-26 2014-01-08 中国石油大学(北京) 一种大孔-介孔铈锆固溶体载银催化剂及制备方法和应用
GB2557323A (en) * 2016-12-07 2018-06-20 Gm Global Tech Operations Llc Catalyst and partially plugged gasoline particulate filter combination

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01142208A (ja) * 1987-11-30 1989-06-05 Toyota Motor Corp ディーゼルパティキュレート捕集用フィルター
US20110120089A1 (en) * 2009-11-25 2011-05-26 Gm Global Technology Operations, Inc. Exhaust particulate management for gasoline-fueled engines
CN103495418A (zh) 2013-09-26 2014-01-08 中国石油大学(北京) 一种大孔-介孔铈锆固溶体载银催化剂及制备方法和应用
GB2557323A (en) * 2016-12-07 2018-06-20 Gm Global Tech Operations Llc Catalyst and partially plugged gasoline particulate filter combination

Also Published As

Publication number Publication date
FR3087833B1 (fr) 2021-02-19
WO2020084207A1 (fr) 2020-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7375054B2 (en) Exhaust gas treatment catalyst and exhaust gas treatment method
JP4075292B2 (ja) パティキュレート浄化触媒
CA2310123C (fr) Composition a support a base d&#39;un oxyde de cerium, d&#39;un oxyde de zirconium et d&#39;un oxyde de scandium ou de terre rare et utilisation pour le traitement des gaz d&#39;echappement
EP0946266B1 (fr) Procede de traitement de gaz d&#39;echappement de moteurs a combustion interne fonctionnant avec un carburant contenant du soufre
EP2079542A1 (fr) Composition a acidite elevee a base d&#39;oxyde de zirconium, d&#39;oxyde de titane et d&#39;oxyde de tungstene, procede de preparation et utilisation dans le traitement des gaz d&#39;echappement
EP1090211B1 (fr) Procede de traitement par combustion des particules carbonees dans un circuit d&#39;echappement d&#39;un moteur a combustion interne
FR2901155A1 (fr) Compositions utilisees notamment pour le piegeage d&#39;oxydes d&#39;azote (nox)
US20210381415A1 (en) Exhaust gas purification system for a gasoline engine
EP1034026B1 (fr) PROCEDE DE TRAITEMENT DE GAZ D&#39;ECHAPPEMENT AVEC UNE COMPOSITION A BASE DE MANGANESE COMME PIEGE A NOx
US20210379529A1 (en) Exhaust gas purification system for a gasoline engine
WO2000035564A1 (fr) Systeme de regulation de gaz d&#39;echappement pour moteurs a combustion interne, procede de regulation de gaz d&#39;echappement et catalyseur de regulation de gaz d&#39;echappement
EP2582450A1 (fr) Utilisation d&#39;un systeme catalytique de reduction des nox a base d&#39;oxyde mixte de cerium
FR3087833A1 (fr) Filtre a particules autoregenerant et producteur de reducteur pour la reduction de nox
JP2006281033A (ja) 排気ガス用浄化触媒
EP2582449A2 (fr) Systeme de catalyse electrochimique
FR2961407A1 (fr) Filtre a particules catalyse, systeme de traitement des gaz equipe d&#39;un tel filtre et moteur
FR2765492A1 (fr) Procede de traitement de gaz pour la reduction des emissions des oxydes d&#39;azote utilisant une composition catalytique avec un support a base de silice et d&#39;oxyde de titane
FR2939329A3 (fr) Catalyseur d&#39;oxydation diesel bimetallique a base d&#39;or de stabilite thermique accrue et efficace dans le post-traitement des gaz d&#39;echappement automobile a basse temperature, methode de preparation
WO2020094935A1 (fr) Véhicule équipé d&#39;un moteur à allumage commandé et d&#39;un filtre à particules autorégénérant et procédé de contrôle associé
FR3103117A1 (fr) Procédé de traitement des NOx par l’ammoniac produit in-situ dans un filtre à particules de véhicule automobile et dispositif pour la mise en œuvre du procédé
CA1133232A (fr) Procede d&#39;epuration des gaz d&#39;echappement emis par les moteurs a combustion interne du type diesel
FR2850881A1 (fr) Catalyseur a base de metaux precieux et ses utilisations dans le traitement des gaz d&#39;echappement
EP2990097A1 (fr) Filtre à particules catalysé
FR3088368A1 (fr) Vehicule equipe d’un filtre a particules autoregenerant et d’un moteur et procede de controle associe
FR2939328A3 (fr) Materiau catalytique de combustion de matiere carbonee

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20200501

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 6