[發明專利]電化學催化劑轉化器

無效

• 申請號: 201010575698.1
• 申請日: 2010-12-06
• 公開（公告）號: CN102485326A
• 公開（公告）日: 2012-06-06
• 發明（設計）人: 黃大仁
• 申請（專利權）人: 黃大仁
• 主分類號: B01D53/86
• 分類號: B01D53/86;B01D53/92;B01D53/56;B01D53/62;B01D53/72;H01M8/06
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

技術領域

本發明涉及一種電化學催化劑轉化器(或稱電化學催化轉化器)，尤指一種能有效減低廢氣中氮氧化物、一氧化碳、碳氫化合物和粒狀物的含量，借以控制廢氣排放的電化學催化劑轉化器。

背景技術

清新與潔凈的空氣是人··生活的基本要件之一，呼吸干凈無污染的空氣能確保人類穩定健康地生存。科技的卓越提升，雖帶動經濟的迅速發展，然而，來自于交通工具及各式林立工廠的廢氣排放，確也導致空氣遭受污染，而對人類生活的空氣質量影響甚巨。其中，重工廠和機動··輛是眾多污染物質的主要··源。

以機動車輛為例，雖然機動··輛排放標準··斷提高，但由于··輛······斷增加，··輛排放廢氣所帶··的空氣污染問題，仍然與日俱增。一般來說，機動車輛引擎的運轉是將不同形式燃料經由汽缸內燃而釋放出熱能，并產生傳輸動力；然而在燃燒過程中，產生的廢氣通常包含氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、碳氫化合物(hydrocarbons，HCs)、粒狀物(particulate?matter，PM)等有害污染物，該等物質不僅會形成光化學煙霧(photochemical?smog)，更會破壞臭氧、加劇溫室效應的惡化及引致酸雨等，進而破壞生態環境，危害人體健康。

其中，一氧化碳來自引擎的不完全燃燒，其與血紅素結合成一氧化碳血紅素(COHb)的能··為血紅素與氧結合成氧合血紅素(HbO₂)的300倍，故空氣中一氧化碳濃··過高時，將影響血紅素輸送氧氣的功能；氮氧化物則來自氮氣與氧氣的化合，主要以一氧化氮(NO)或二氧化氮(NO₂)的形式排出，而與碳氫化合物經紫外線照射后發生反應形成有毒的光化學煙霧，具有特殊氣味、刺激眼睛、傷害植物，并使大氣能見度降低，且氮氧化物與空氣中的水反應形成硝酸及亞硝酸，是為酸雨的成分；碳氫化合物在低濃度時即會刺激呼吸系統，若濃度提高，則會對中樞··經系統的運作機能產生影響。

因此，不管我國或是歐盟、日本、美國等先進國家，均已訂定益趨嚴格的廢氣排放標準(如美規BIN5以及歐規EURO?6)，針對氮氧化物、一氧化碳、碳氫化合物和粒狀物等廢氣的排放訂定標準，借以控制并減少有害氣體的排放，同時鼓勵業者制造、研發、引進使用最新污染防制技術的產品。

常用富氧燃燒(lean?burn)廢氣排放控制技術中，并無任何單一裝置或轉化器可同時對氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、碳氫化合物(HCs)和粒狀物進行轉化。以富氧燃燒機動車輛排氣系統的催化劑轉化器來說，其大多僅針對一氧化碳與碳氫化合物進行催化，催化性濾煙器則捕集與氧化粒狀物，而對于氮氧化物，則必須依賴其它輔助的裝置或系統，對其進行轉化。例如：現今柴油車輛的排氣管除安裝氧化催化劑轉化器用以催化一氧化碳和碳氫化合物的氧化外，多數須再另行搭配廢氣再循環系統(exhaust?gas?recirculation，EGR)等控制氮氧化物的排放，較新者則以加裝選擇性催化還原(selective?catalytic?reduction，SCR)系統來還原氮氧化物。

選擇性催化還原系統乃利用氨氣(NH₃)或尿素(urea，CO(NH₂)₂)水溶液作為反應物，尿素水溶液經噴嘴注入排氣管中會與水反應形成氨氣，遂再與氮氧化物進行反應，使其轉變為氮氣(N₂)和水(H₂O)。然而，具毒性的氨氣除儲藏不易有外漏風險外，其反應不完全時會造成二次污染；再者，該選擇性催化還原系統的體積龐大，且多數須搭配精密傳感器輔助控制。

此外，美國專利第5401372號的“Electrochemical?catalytic?reduction?cell?for?the?reduction?of?NOx?in?an?O₂-containing?exhaust?emission”揭露一種單獨去除氮氧化物的裝置，是利用電化學催化還原反應，配合五氧化二釩(vanadium?pentaoxide，V₂O₅)催化劑催化輔助氮氧化物轉化為氮氣；該裝置須外加電源供應，致使該裝置中之一電化學電池運作，如此不僅耗費能源且無法達成同時去除廢氣中有害氣體的目標。