مبدل کاتالیزوری سرامیکی لانه زنبوری با حامل فلزی

محصولات سرامیکی لانه زنبوری کانال های جریان موازی زیادی دارند، بنابراین افت فشار جریان گاز کم است و توزیع جریان در کل جزء خوب است.همراه با ساختار شبکه ای دیواره نازک سرامیک های لانه زنبوری، وزن سبک، استحکام ویژه بالا و سطح ویژه بزرگی دارند.آنها به طور گسترده ای در مبدل های حرارتی، رادیاتورها، حامل های کاتالیزور، مواد عایق صدا و غیره استفاده می شوند.

در زمینه تصفیه اگزوز خودرو، سرامیک لانه زنبوری به عنوان حامل کاتالیزور نقش بسیار مهمی دارد.این به این دلیل است که واکنش کاتالیزوری اگزوز خودرو می تواند اجزای مضر (مانند مونوکسید کربن، هیدروکربن ها، اکسیدهای نیتروژن و غیره) را در اگزوز فعال کند و با انجام واکنش شیمیایی آنها را به دی اکسید کربن، آب و نیتروژن بی ضرر تبدیل کند.سرامیک لانه زنبوری مکان مهمی برای چسبندگی کاتالیزورها فراهم می کند.حامل کاتالیزور خودرو الزامات خاص زیر را برای سرامیک های لانه زنبوری مطرح می کند:

پایداری حرارتی خوبدمای اگزوز موتور خودرو بین 250-950 ℃ است، اما گاهی اوقات حتی بیش از 950 ℃، که ممکن است منجر به تبدیل فاز مواد پشتیبانی در دمای بالا شود، بر فعالیت و عمر مفید کاتالیزور تأثیر می گذارد، بنابراین الزامات برای پایداری حرارتی پشتیبانی کاتالیزور بالا است.

مقاومت مکانیکی بالا.اگزوز موتور دارای شوک حرارتی، سطح جاده ناهموار و ارتعاش سیلندر است که همگی الزامات استحکامی را برای پشتیبانی کاتالیست مطرح می کنند.

سطح ویژه بزرگ.سطح ویژه پشتیبانی کاتالیزور بزرگ است، که منجر به اتصال و پراکندگی مواد فعال کاتالیزور می شود، بنابراین می تواند فعالیت کاتالیزور را تا حد زیادی بهبود بخشد.

ظرفیت حرارتی کم.هنگامی که موتور سرد است، ظرف مونوکسید کربن و هیدروکربن بیشتری تولید می کند.اگر ظرفیت گرمایی حامل کم باشد، کاتالیزور می تواند در مدت زمان کوتاهی به دمای کار برسد و در اسرع وقت نقش کاتالیزوری را ایفا کند.

مقاومت در برابر خوردگی خوباگزوز خودرو حاوی گازهای خورنده زیادی است.

مقاومت هوای کوچکنصب حامل کاتالیزور باعث ایجاد فشار برگشتی بر روی موتور می شود که نباید تا حد امکان بر عملکرد طبیعی موتور تأثیر بگذارد.بنابراین، امید است که اختلاف فشار ایجاد شده پس از عبور جریان هوا از حامل تا حد امکان کمتر باشد.

ضریب انبساط حرارتی پایین.ضریب کمتر انبساط حرارتی برای پشتیبانی از کاتالیزور برای مقاومت در برابر محیط کاری خنک کننده سریع و گرمایش سریع بدون ترک خوردن مفید است.

در حال حاضر، سرامیک لانه زنبوری کوردیریت بیشتر به عنوان حامل کاتالیزور تصفیه اگزوز خودرو استفاده می شود.سرامیک لانه زنبوری کوردیریت برای اولین بار توسط شرکت کورنینگ آمریکایی (بله، شیشه گوریلا کورنینگ، که صفحه پشتی شیشه ای تلفن همراه اپل را تامین می کند) از طریق قالب گیری اکستروژن در دهه 1960 تهیه شد.

برای قالب گیری اکستروژن سرامیک لانه زنبوری کوردیریت، دو گزینه فرآیند وجود دارد: کنجاله خام و کلینکر، و تفاوت اصلی بین این دو فرآیند این است که آیا یک پیوند پیش سنتز پودر کوردیریت وجود دارد یا خیر.در فرآیند کلینکر، پودر کوردیریت ابتدا سنتز می شود و سپس اکسترود می شود.در فرآیند کنجاله خام، کوردیریت با اکستروژن و تف جوشی سنتز می شود.شکل 4 دو فرآیند تولید سرامیک لانه زنبوری کوردیریت را نشان می دهد.

علاوه بر فرآیندهای مختلف تولید، مواد خام برای سرامیک لانه زنبوری کوردیریت از منابع گسترده ای تهیه می شود و تولید کنندگان اصلی نیز متفاوت هستند.همانطور که در شکل 5 نشان داده شده است، می توانیم تنوع انتخاب مواد خام را مشاهده کنیم.

با توجه به الزامات عملکرد بالای سرامیک لانه زنبوری خودرو (بسیاری از نکات کلیدی ذکر شده در بالا)، مشخصات مواد اولیه سختگیرانه است.به عنوان مثال، مشخص شده است که اندازه ذرات میانه پودر کوردیریت بین 10-50 میکرومتر، متوسط ​​اندازه ذرات منبع تالک حداقل 8 میکرومتر، متوسط ​​اندازه ذرات منبع آلومینا بیش از 5 میکرومتر نیست و میانگین میانه اندازه ذرات کائولن و مخلوط کائولن کلسینه شده بیش از 6 میلی متر نیست.

علاوه بر اندازه ذرات، در سال های اخیر نیز مشخص شده است که مورفولوژی پودر کوردیریت تأثیر زیادی بر محصول نهایی دارد.زیرا شکل ورق در هنگام قالب گیری اکستروژن ناهمسانگردی قوی دارد (این مورد در مقاله قبلی در مورد قالب گیری اکستروژن معرفی شد. منطقی است که بخواهیم از ناهمسانگردی خودداری کنیم، اما چرا نمی توانیم از آن استفاده کنیم؟).در یک حق ثبت اختراع ایالات متحده به نام "anisotropiccordierite molonlish"، Lachman im و دیگران از لغزش و واژگونی کائولن پوسته پوسته استفاده کامل می‌کنند تا آن را به جهت صفحه متمایل کنند.پس از شلیک می توان به آرایش جهت دانه های کوردیریت در ساختار لانه زنبوری پی برد.کوردیریت جهت دار دارای ناهمسانگردی در انبساط حرارتی است، بنابراین می تواند به ضریب انبساط حرارتی پایینی برسد (ضریب انبساط حرارتی نهایی فقط 0.55 است) × 10-6/℃）.

در حال حاضر، فناوری اصلی برای تولید سرامیک های لانه زنبوری کوردیریتی با کیفیت بالا هنوز توسط شرکت هایی با نمایندگی Corning ایالات متحده و NGK ژاپن تسلط دارد.با این حال، با گسترش مداوم بازار حامل کاتالیزور خودرو و رشد مداوم نیروی تحقیقاتی داخلی، جایگزینی داخلی برای واردات در حال تبدیل شدن به واقعیت است.

در پایان شایان ذکر است که اخیراً شانگهای اعلام کرده است که استاندارد «شش ملی» از اول تیرماه سال جاری اجرایی می شود.در مقایسه با استانداردهای پنج گانه ملی، شش استاندارد ملی به طور کلی بسیار سخت گیرانه تر هستند که عمدتاً شامل موارد زیر است:

(1) انتشار مونوکسید کربن از وسایل نقلیه بنزینی تا 50٪ کاهش می یابد

(2) حد انتشار کل هیدروکربن ها و کل هیدروکربن های غیر متان 50٪ کاهش یافت (23٪ از کشور IV به کشور V)

(3) حد انتشار NOx تا 42% تشدید شد (28% از کشور IV به کشور V کاهش یافت)

با رشد سریع بازار خودروهای داخلی و بهبود بیشتر استانداردهای انتشار، تقاضای زیادی در بازار برای سرامیک لانه زنبوری کوردیریت برای تصفیه گازهای خروجی وجود دارد.اعتقاد بر این است که سرامیک لانه زنبوری کوردیریت داخلی برای وسایل نقلیه می تواند در آینده توسعه بهتری داشته باشد.