[發明專利]多層排列的廢氣凈化反應器的制造方法

有效

• 申請號: 201310043554.5
• 申請日: 2013-02-04
• 公開（公告）號: CN103861395A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 汪上曉;吳昇憲
• 申請（專利權）人: 汪上曉
• 主分類號: B01D46/12
• 分類號: B01D46/12;B01D53/86;B01D53/76;B01D53/56
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 王玉雙;李巖

技術領域

本發明有關一種電觸媒轉化器，尤指一種多層排列的廢氣凈化反應器的制造方法。

背景技術

清新與潔凈的空氣是人類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，卻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，重工廠和機動車輛為眾多污染物質的主要來源。

以機動車輛為例，雖然機動車輛排放標準不斷提高，但由于車輛數量不斷增加，車輛排放廢氣所帶來的空氣污染問題，于是與日俱增。一般來說，機動車輛引擎的運轉為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；惟在燃燒過程中，產生的廢氣通常包含氮氧化物、一氧化碳(CO)、碳氫化合物(HCs)、微粒污染物(PT)、黑煙(smoke)、非甲烷碳氫化合物(NMHC)及甲烷(CH₄)等有害污染物，該等物質不僅會形成光化煙霧（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）的能力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度過高時，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，同樣易與血紅素結合，而影響人類的呼吸、循環機能；此外，低濃度的碳氫化合物會刺激呼吸系統，若濃度提高，則會對中樞神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EURO6)，針對氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、碳氫化合物(HCs)等廢氣的排放訂定標準，藉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)進行轉化。以富氧燃燒機動車輛排氣系統的觸媒轉化器來說，其大多僅能針對一氧化碳與碳氫化合物進行催化，而對于氮氧化物，則必須仰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觸媒轉化器用以催化一氧化碳和碳氫化合物外，多數須再另行搭配廢氣再循環系統(exhaust?gas?recirculation,EGR)或是以汽缸噴水等方式去除氮氧化物，較新者則以加裝選擇性觸媒還原(selective?catalytic?reduction,SCR)系統來還原氮氧化物。

選擇性觸媒還原系統乃利用氨氣(NH₃)或尿素水(urea,CO(NH₂)₂)作為反應物，尿素水經噴嘴注入排氣管中會分解成氨氣，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，該選擇性觸媒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，為利用電觸媒還原反應，配合五氧化二釩(vanadium?pentaoxide，V₂O₅)觸媒催化輔助氮氧化物轉化為氮氣；該裝置須于一密封性的爐腔內反應，且須外加電源供應，致使該裝置中的一電化學電池運作，如此不僅耗費能源且無法滿足同時去除廢氣中有害氣體的目標。

故于美國發明專利申請第13037693的「ELECTROCHEMICAL-CATALYT?IC?CONVERTER?FOR?EXHAUST?EMISSION?CONTROL」揭露一種去除廢氣中氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、碳氫化合物(HCs)以及粒狀物(PM)的電觸媒轉化器，該電觸媒轉化器包含一電池模塊，其中的氮氧化物經電化學促進分解形成氮氣與氧氣，一氧化碳、碳氫化合物和粒狀物則經氧化觸媒催化形成二氧化碳和水，而達到同時去除多種有害氣體的效果。