Tiểu luận động cơ đốt trong nâng cao bộ xúc tác CATALYSTS

Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM TIỂU LUẬN MÔN HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG NÂNG CAO Đề tài: BỘ XÚC TÁC CATALYSTS GVHD: PGS.TS PHẠM XUÂN MAI HVTH: HUỲNH TRUNG ĐỨC – 01307721 Nhóm: V Tp.HCM, tháng 05 năm 2008 HƯƠNG HƯƠNG HƯƠNG HƯƠNG Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM NỘI DUNG 1: GIỚI THIỆU BỘ XÚC TÁC BA CHẤT CATALYSTS SỰ KHỬ HOẠT CHẤT XÚC – SỰ HÓA G THÍ NGHIỆM Trang Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Kiến thức bản: - Những xúc tác ba chất có yêu cầu hoạt động 100000 km năm năm (Chỉ thị 98/69/EC) - Những vật liệu xúc tác đđược sử dụng TWC ứng dụng thay đổi, vật liệu phải ổn định nhiệt điều kiện khí thải hay thay đổi Những giới hạn phát xạ (mức Euro IV cho năm 2005) trở nên chặt chẽ 1.2 Mục tiêu công việc: - Đánh giá khử - Những chế khử - Chu trình hóa già quy mô phòng thí nghiệm 1.3 Phạm vi phác thảo công việc: - Hiện tượng khử đá nguyên khối Pd/Rh - Cấu trúc xúc tác - Sự Nhiễu xạ tia X quang (XRD) - Phép đo Quang phổ điện học tia X (XPS) Trang Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM CHƯƠNG BỘ XÚC TÁC BA CHẤT CATALYSTS Khái quát xúc tác động xăng: Trang Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 2.1 Khái quát xúc tác động xăng: Bảng Những tập trung tiêu biểu phần tử khí xả động nhiên liệu xăng HC 750 ppm* CO2 13.5 vol-% NOX 1050 ppm O2 0.51 vol-% CO 0.68 vol-% H2O 12.5 vol-% H2 0.23 vol-% N2 72.5 vol-% * Based on C3 Bảng Những giới hạn ô nhiễm Châu Âu (g/km) cho xe chở hàng xe khách chạy nhiên liệu xăng (Chỉ thị 98/69/EC) Stage: In new types: CO (g/km) HC (g/km) NOX (g/km) EURO III 1.10.2000 2.3 0.20 0.15 EURO IV 1.10.2005 1.0 0.10 0.08 Trang Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Khái quát xúc tác động xăng: Phương trình phản ứng xúc tác: Hình Hệ thống làm khí xả động xăng Hệ thống gồm hệ thống quản lý không khí – nhiên liệu kiểm soát điện (Cf Holmgren 1998) Trang Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Khái quát xúc tác động xăng: Hình Hiệu suất biến đổi (%) xúc tác ba chất hàm tỷ lệ A/F Thông số lamđa  = 1, tương ứng tỷ lệ A/F 14.6, (cf Holmgren 1998) Trang Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 2.2 Cấu tạo xúc tác ba chất: Trang Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 2.2 Cấu tạo xúc tác ba chất: Washcoat, bao gồm: - Bề mặt phủ lớp vật liệu washcoat (high surface area material) mà có phân bố chất xúc tác (catalysts) - Bề dày washcoat khoảng 20 – 60 µm, độ dày không đồng - Vật liệu washcoat: -Al2O3 - Diện tích bề mặt cao từ 10m2/g – 1000m2/g Thông thường khoảng: 50m2/g - 200m2/g - Kích thước lỗ xốp (pore size) khoảng từ 2nm – 20nm lớn Trang Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 2.2 Cấu tạo xúc tác ba chất: Các tính chất đặc trưng vật liệu Cordierite Honeycomb  Kích thước lỗ: 1mm,  Chiều dày: từ 0.10 – 0.15mm  Dạng tam giác, tròn, hexagonal, hình Théplỗ: hợpvuông, kim sinus… Fecracloy: C < 0.03% Si Cr Al Y 0.2 to 0.4% 15.0 to22.0% 4.0 to 5.2% 0.05 to 0.4% Trang 10 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Hình Những tính toán cân nhiệt động bay A) Pd v Rh Trang 5% O2/N2 (nghèo) (Turpeinen & Maunula 1993) 43 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Tăng Những tốc sựthủ lão hóa xúc tác tục hóachất già phòng thí nghiệm nhiệt độ cao đóng vai ôxi hóa nung kết washcoat kim loại quý khí nhân tạo, điều kiện nhiệt độ dòng khí Thứ tự mô điều kiện hóa già thời gian tối thiểu, hóa già lò quy mô phòng thí nghiệm thông thường thực nhiệt độ cao khí khí (tiêu biểu không khí) điều kiện chuyển dịch từ điều khiển thực tế Sự hóa già quy mô phòng thí nghiệm thủ tục kéo theo chu trình Feedstreams xung Trang 44 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 3.4 Những chu trình kiểm tra xe: Hình Chu trình điều khiển Châu Âu (EC2000): tốc độ xe hàm thời gian Trang 45 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Hình FTP - 75 chu trình điều khiển kiểm tra thiết lập E Trang 46 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM CHƯƠNG THÍ NGHIỆM 4.1 Những chất xúc tác: - Cấu trúc thiết kế Euro IV giới hạn phát xạ - Mô hình chất xúc tác gồm có mỏng Fe - Cr - Al phủ lên washcoat thành lớp Hình A) Một đá nguyên khối kim loại B) Chất xúc tác tơi trái chất xúc tác hóa Trang già động phải 47 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Hình 13 Một hình ảnh SEM chất xúc tác hóa già động Trang 48 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 4.2 Những thủ tục hóa già: Những chất xúc tác hóa già mô theo điều kiện nhiệt độ cao dòng khí xả Những chất xúc tác hóa gìa chuẩn bị từ chất xúc tác việc sử dụng thủ tục hóa già nhiệt khác nhau, mô tả bên bảng Trang 49 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Trang 50 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Hình Những mẫu thử từ khu vực khác pre-ca Trang 51 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 4.3 Kỹ thuật đặc trưng pháp Chất đặc xúc trưng tác: bề mặt thí Những phương nghiệm sử dụng để nghiên cứu hóa già thay đổi kim loại tích cực ôxit washcoat Kỹ thuật đặc trưng bao gồm phương pháp kính quang phổ hiển vi, kính hiển vi quét Điện tử (SEM) nhiễu xạ tia X (XRD) Vài kỹ thuật đặc trưng sẵn sàng nghiên cứu bề mặt rắn thuộc tính chất xúc tác, phương pháp đặc trưng đơn sử dụng để giải thích cho tương khử chất xúc tác chất xúc tác ba đường (Wachs 1992, Niemantsverdriet 2000) Trang 52 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM - Dùng kính hiển vi Điện tử - Sự phân tích Physisorption - Sự phân tích Chemisorption Trang 53 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Trang 54 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM - Kỹ thuật chương trình hóa nhiệt độ Trang 55 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM - Sự nhiễu xạ tia X - Quang phổ quang điện tử tia X - Những phép đo Hoạt động Trang 56 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Hình Hệ thống phép đo hoạt động trang bị với máy phân tích khí GASMETTM (Trường đại học Oulu) Trang 57 ... chất xúc tác kín tới nhiều lần động cho phép giảm bớt tập trung ô nhiễm thời gian làm nóng, phút đầu hoạt động động Hình Hệ thống điều khiển phát xạ tự động cho thấy xúc tác phía trước xúc tác. .. không khác, tích lũy bề mặt chất xúc tác chậm làm bẩn chất xúc tác Những chất ô nhiễm chất xúc tác phân loại có chọn lọc chọn lọc Bộ xúc tác bị nhiễm độc tái sinh hoạt động khôi phục Trang 40 Trường... Cấu trúc xúc tác - Sự Nhiễu xạ tia X quang (XRD) - Phép đo Quang phổ điện học tia X (XPS) Trang Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM CHƯƠNG BỘ XÚC TÁC BA CHẤT CATALYSTS Khái quát xúc tác động xăng: