[發明專利]催化元件

無效

• 申請號: 00805708.7
• 申請日: 2000-03-15
• 公開（公告）號: CN1348395A
• 公開（公告）日: 2002-05-08
• 發明（設計）人: 伯恩德·?？ㄌ?/a>;馬爾特·伯恩特
• 申請（專利權）人: 費羅馬托姆ANP有限責任公司
• 主分類號: B01J37/02
• 分類號: B01J37/02;B01J33/00;G21C19/317;G21C9/06;C01B5/00;B01J12/00;B01J35/10
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 范明娥

本發明涉及使用一種具有催化表面的催化劑體使氫氣和/或一氧化碳與氧氣復合的催化元件，它們尤其可用于核電廠。

同樣的題材是同時遞交的德國專利申請，標題為“使氫氣和/或一氧化碳與氧氣催化復合的復合裝置和方法”，這些公開的內容引入本申請。

在核電廠中，在冷卻劑損失的故障后，大量的氫氣和一氧化碳會釋放并進入核電廠的安全容器(安全殼)內。如果不采取相應的措施，安全殼氣氛內的氫氣富集量會大大增加，從而形成易爆混合氣。之后偶然的一次點火，會因大量氫氣的燃燒而危及安全容器的完整性。

為了阻止在安全容器內形成這類爆炸性氣體混合物，人們探討各種裝置，其中例如有催化復合器、催化和電驅動點火裝置或上述兩種裝置的組合。

為了消除由安全容器內的氣氛(安全殼內氣氛)中逸出的氫氣和一氧化碳，應特別注意使氫氣和/或一氧化碳提前并且無火焰地與氧氣復合。此時，應避免因致命的氫氣燃燒而呈現的過高壓力。在德國專利申請DE196?36557A1中提出了一種適合早期啟動的復合裝置，該裝置即便在上述安全容器氣氛中使用更長的時間也基本上不會失去有效性，并且在低的外部溫度下被動啟動。采用這樣一種復合裝置，有可能例如在有蒸汽的安全容器氣氛時能“平緩”地復合氫氣從而避免自燃。

在EP0?527?968?B1中公開了一種復合裝置，這種裝置中具有若干平板型催化劑系統，板的兩側涂以催化劑材料，例如鉑和/或鈀。這種裝置特別適合于減少核電廠的安全容器內氣氖中的氫氣。各催化劑系統包括一特種鋼的載板，板的兩側各有一薄層，特別是鉑和/或鈀的薄層，其厚度在微米的范圍內。多個這種涂層的單板安裝在一設計成模塊的殼體內。受監控的氣流從下面流入該殼體，并從上部的一側面出口流出殼體。

由EP?0?436?942A1已知一種帶有一殼體保護裝置的復合器系統，該殼體保護裝置根據外部溫度而自動打開。在該復合器系統的運行準備階段時，該殼體保護裝置閉合，從而避免所述復合器的催化活性表面被污染。

在由EP?0?416?140A1公開的復合器裝置中配置了過濾劑，這些過濾劑截住來自外部大氣中的有害物質，例如塵埃，并因此保護所述復合器裝置的催化劑免遭污染。

此外，由德國專利申請DE?37?25?290已知一種貴金屬合金，這種貴金屬合金可吸收或釋放載板或金屬絲網上在復合時所產生的反應熱，從而避免著火氣體混合物。

由EP?0?388?955?A1已知一種復合器裝置，該裝置附加配置一點火裝置，用于觸發一受控氫氣燃燒過程。

各已知復合器系統是在特別小的零部件尺寸條件下有特別高的復合器功率以及高的耐污染性。此外，在采用一裝置以復合核電廠氣體混合物中的氫氣而言，還必須要確保不會給核電廠的安全造成負面影響。應該考慮到，一種用于復合所述氫氣的催化元件(催化系統)通常會因復合而變熱并且由于其溫度升高而促成在核電廠安全容器氣氛內的氣體混合物以無意方式點燃。

因此，本發明的目的是提供一種使氣體混合物中，尤其是核電廠安全容器氣氛中的氫氣和/或一氧化碳與氧氣的催化復合的復合裝置，從而特別可靠地避免工作時氣體混合物以無意方式點燃。

因此，本發明的目的是提供一種催化元件，所述催化元件包括一種具有催化表面的催化劑體，該目的是通過以下方式實現的：向催化表面和/或催化劑體上提供用于阻止流入和/或流出反應氣體擴散的阻擋層(Drosselschicht)。

本發明基于如下的考慮：在催化元件周圍的氣體混合物因催化元件本身的反應溫度的升高致使復合時產生的從催化元件中選出的火焰以無意方式點燃。為了可靠地避免這一點，催化元件應布置成使反應溫度低于氣體混合物的點燃溫度。這種情況還應該特別適合H2濃度高于8％(體積)的氣體混合物。為此，另外地提供一層阻止擴散的阻擋層，所述阻擋層能極其簡便地阻擋流入和/或流出的反應氣體，僅能動態地吸附反應氣體并限制單位面積上的氣體混合物產生少量的催化反應。結果必然限制了反應溫度，使其低于氣體混合物的著火溫度。此外，在受高污染的氣氛大量沉積時，該阻擋層能特別大量地截住并吸附出現的催化劑毒物例如塵埃，使催化劑體的催化活性表面具有抗污染的能力。