未來高效率汽油機(jī)低溫三效催化劑的開發(fā)

汽油機(jī)運(yùn)行排放的主要污染物包括HC、CO和NOx，這些污染物嚴(yán)重危害人類健康。隨著排放法規(guī)的日益嚴(yán)格，必須采用先進(jìn)的后處理系統(tǒng)對汽油機(jī)排放進(jìn)行處理。而三效催化劑（TWC）是后處理系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)良好處理的關(guān)鍵。傳統(tǒng)汽油機(jī)即使在低負(fù)荷運(yùn)行工況下，排放廢氣的溫度也能夠達(dá)到400～500℃，這完全能夠滿足TWC具有較高催化活性時的溫度要求（300℃）。但是，隨著未來汽油機(jī)燃燒效率的改善，相應(yīng)低負(fù)荷下排放廢氣的溫度也隨之降低。為了滿足未來汽油機(jī)發(fā)展的這一趨勢，需要開發(fā)出適用于未來高效率汽油機(jī)的低溫TWC。

由美國能源部資助，福特汽車公司、橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室和密歇根大學(xué)聯(lián)合進(jìn)行了低溫TWC的開發(fā)。開發(fā)時，建立了一套用于TWC催化性能測試的反應(yīng)堆，利用該反應(yīng)堆進(jìn)行了不同升溫速率、不同催化劑氧化物載體（氧化鋁Al2O3、氧化鋯ZrO2和二氧化鈦TiO2）、不同O2含量、不同排放廢氣成分對TWC性能的影響。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：①具有2%Pd含量基于Al2O3或ZrO2氧化物載體的TWC具有良好的催化性能，即使在稀薄燃燒產(chǎn)生的低溫環(huán)境下（150℃），仍然具有超過90%的HC、CO和NOx轉(zhuǎn)化率；②而具有2%Pd含量基于TiO2氧化物載體的TWC在低溫環(huán)境下的催化性能較差；③升溫速率對低溫TWC的催化性能影響較小，但是排放廢氣中的O2含量以及氣體成分對TWC的催化響應(yīng)速度影響較大。

JosephR.Theisetal.SAE 2017-01-0918.

編譯：陳丁躍