Каталітичні нейтралізатори відпрацьованих газів ДВЗ

Abstract

Розвинуто наукові і технологічні засади синтезу блокових каталізаторів стільникової структури для очистки відпрацьованих газів двигунів внутрішнього згоряння. Створено і опрацьовано технологію керамічних блокових матриць із синтетичного кордієриту з температурним коефіцієнтом лінійного розширення не вище 1,2∙10-6 град-1. Розроблено методи синтезу дрібнодисперсного Al₂O₃ з переважаючим розміром часток 2–4 нм і нанесення на керамічні блокові матриці, що забезпечує підвищення питомої поверхні вихідних блокових структур до 18–20 м²/г. Стабілізація вторинного носія шляхом модифікування CeO₂ і La₂O₃ підвищує термостабільність поруватої структури до 900°С. Опрацьовано методи нанесення активних компонентів (Pt, Pd, Rh) на блокові матриці шляхом їх послідовного імпрегнування з водних розчинів солей. Оптимізація режиму термообробки каталітичного покриття забезпечує стабілізацію активних компонентів на поверхні каталізаторів та підвищення їх активності і термічної стабільності. В умовах ДП "Каталіз і екологія" Інституту фізичної хімії ім. Л. В. Писаржевського НАН України опрацьовано технологію і налагоджено виробництво каталізаторів очистки відпрацьованих газів ДВЗ. Випробування на моторних стендах показали, що за ефективністю очистки відпрацьованих газів розроблені каталізатори переважають зарубіжні аналоги фірм Walker (Німеччина) і Linda Gobex (Польща). Спільно с ЗАТ "Запорізький автомобілебудівний завод" і ЗАТ "Новокраматорський машинобудівний завод" розроблено конструкцію і виготовлено дослідні партії каталітичних нейтралізаторів для автомобілів "ЗАЗ" та "ВАЗ". Ключові слова: каталітичні нейтралізатори, кордієрит, вторинний носій, платинові метали, технологія.

Развиты научные и технологические основы синтеза блочных катализаторов сотовой структуры для очистки отработанных газов двигателей внутреннего сгорания. Создана и освоена технология керамических блочных матриц из синтетического кордиерита с температурным коэффициентом линейного расширения не выше 1,2∙10-6 град-1. Разработаны методы синтеза мелкодисперсного Al₂O₃ с преобладающим размером частиц 2–4 нм и нанесения на керамические блочные матрицы, что обеспечивает повышение удельной поверхности исходных блочных структур до 18–20 м²/г. Стабилизация вторичного носителя путем модификации CeO₂ и La₂O₃ повышает термостабильность пористой структуры до 900°С. Отработаны методы нанесения активных компонентов (Pt, Pd, Rh) на блочные матрицы путем их последовательного импрегнирования из водных растворов солей. Оптимизация режима термообработки каталитического покрытия обеспечивает стабилизацию активных компонентов на поверхности катализаторов и увеличения их активности и термической стабильности. На ГП "Катализ и экология" Института физической химии им. Л.В. Писаржевського НАН Украины освоена технология и организовано производство катализаторов очистки отработанных газов ДВС. Испытания на моторных стендах показали, что эффективность в процессе очистки отработанных газов у разработанных катализаторов выше по сравнению с зарубежными аналогами фирм Walker (Германия) и Linda Gobex (Польша). Совместно с ЗАО "Запорожский автомобилестроительный завод" и ЗАО "Новокраматорский машиностроительный завод" разработана конструкция и выпущены опытные партии каталитических нейтрализаторов для автомобилей "ЗАЗ" и "ВАЗ". Ключевые слова: каталитические нейтрализаторы, кордиерит, вторичный носитель, платиновые металлы, технология.

Scientific and technological approaches to synthesis of block honeycomb structure catalysts for purifying gaseous exhausts of internal combustion engines have been developed. Technology of ceramic block matrices of honeycomb structure, made of synthetic cordierite, with temperature coefficient of linear expansion not exceeding 1,2×10-6 degree-1 has been developed and tried out. Methods of synthesis and applying (onto ceramic block matrices) of fine-dispersed Al₂O₃ with prevailing size of the particles 2–4 nm, which provide increase in specific surface of said blocks up to 18–20 m²/g, have been developed. It has been found that stabilization of secondary carrier through modifying with CeO₂ and La₂O₃ causes increase in thermostability of porous structure up to 900°C. Methods of applying active components (Pt, Pd, Rh) onto block matrices by means of consecutive impregnation from aquatic salt solutions have been developed. Optimization of thermoprocessing mode of catalytic coat was found to stabilize active components on catalyst surface and increase their activity and thermostability. It has been demonstrated using engine stand tests that aforementioned catalysts surpass foreign ones, in particular manufactured at firms Walker (Germany) and Linda Gobex (Poland), concerning effectivity of purification of gas emissions. Technology as well as manufacture of catalysts for purification of exhaust gases of ICEs have been tried out and, respectively, adjusted at Experimental Plant "Catalysis and Ecology" of L. V. Pisarzhevskij Institute of Physical Chemistry of NAS of Ukraine. A design and model lots of catalytic neutralizers for "ZAZ" and "VAZ" cars have been developed and, respectively, manufactured in cooperation with "Zaporizhya's automobile plant" and CSA "Novokramatorsk's machine plant". Keywords: catalytic neutralizers, cordierite, secondary carrier, platinum metals, technology.