Катализатор для очистки выхлопных газов двигателей

Предлагается катализатор для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания от токсичных компонентов. В качестве каталитически активных элементов катализатора используется объемно-пористое тело, изготовленное из спеченного порошка сплава титан-алюминий, на котором анодированием сформирован нанопористый оксид. Эффективность катализатора обеспечивается каталитическими свойствами оксида и высокой удельной поверхностью элементов.

Устройство относится к каталитическим преобразователям, с помощью которого производится очистка выхлопных газов в двигателях.

Известны катализаторы, используемые для дожигания выхлопных газов, в которых в качестве активного элемента применяется платиновые, платино-паладиевые или платино-паладиево-родивые сплавы [Патент РФ 2107171. Очиститель выхлопных газов. 25.07.1994].

Недостатком известного устройства является дороговизна и относительно небольшой срок службы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является катализатор, в котором благородный металл закрепляется на металлооксидном носителе [Патент РФ 2395341, Катализатор для очистки выхлопных газов, способ регенерации такого катализатора, а также устройство и способ очистки выхлопных газов при использовании такого катализатора. 27.07.2010]. Недостатком известного устройства является сложность получения активных элементов катализатора, в состав которых входят оксиды редкоземельных металлов.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является катализатор для очистки выхлопных газов автомобилей.

Поставленная техническая задача реализуется в устройстве, состоящем из корпуса и активных элементов, и достигается тем, что в качестве активных элементов применяются детали, спеченные из порошка сплава титан-алюминий со сформированной на них нанопористой анодной оксидной пленкой.

Известно, что эффективность катализатора зависит от площади контакта каталитически активного материала со средой. Детали, выполненные из спеченного порошка сплава титан-алюминий с размерами гранул ~1-10 мкм, обладают удельной поверхностью ~1.6·10³ см² /г. Пористый оксид, сформированный на поверхности сплава анодным оксидированием, увеличивает удельную поверхность до 5·10 ⁶ см²/г.

Предлагаемое техническое решение поясняется примером.

Устройство с каталитическими свойствами выполнено из металлического цилиндрического корпуса диаметром 50 мм и длиной 150 мм. Объемно-пористые детали, спеченные из порошка сплава титан-алюминий, закрепляются внутри корпуса и занимают ~5% объема корпуса. На объемно-пористых деталях анодным оксидированием формируется пористый оксид толщиной 0.5 мкм и диаметром пор ~50 нм.

Работа устройства протестирована на стенде проверки концентрации оксида углерода СО и углеводородов СН в выхлопных газах автомобиля ВАЗ 2107. Измерения проводились с помощью газоанализатора МАНА Maschinenbau Haldenwang GmbH&Co по стандартной методике. Температура выхлопных газов, проходящих через катализатор, не превышала 60°С. Результаты теста приведены в таблице 1.

Как видно из таблицы, присутствие каталитически активных элементов в выхлопной трубе автомобиля снижает концентрацию оксида углерода в выхлопных газах при низких оборотах двигателя в 1.5 раза, при высоких - более чем в 6 раз. Концентрация углеводорода в выхлопных газах автомобиля также снижается как при низких, так и при высоких оборотах двигателя.

Положительный эффект от заявляемого устройства состоит в каталитической активности нанопористого оксида и в том, что большая удельная поверхность активных элементов способствует увеличению эффективности доокисления оксида углерода СО и углеводорода СН до СО₂ в потоке выхлопных газов. Кроме того, стоимость такого устройства значительно меньше, чем катализаторов с использованием благородных металлов.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки

1. Патент РФ 2107171. Очиститель выхлопных газов. 25.07.1994.

2. Патент РФ 2395341. Катализатор для очистки выхлопных газов, способ регенерации такого катализатора, а также устройство и способ очистки выхлопных газов при использовании такого катализатора. 27.07.2010.

Катализатор для очистки выхлопных газов автомобилей, состоящий из корпуса и активных элементов, отличающийся тем, что в качестве активных элементов для очистки выхлопных газов двигателя применяются спеченные из порошка сплава титан-алюминий детали со сформированной на них нанопористой анодной оксидной пленкой.