[發(fā)明專利]一種電場(chǎng)強(qiáng)化的三元催化器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810232387.1
• 申請(qǐng)日: 2018-03-21
• 公開（公告）號(hào): CN108204267A
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王軍年;劉培祥;王治強(qiáng);王巖;王慶年;羅正;楊斌;王凱;郭德東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): F01N3/28
• 分類號(hào): F01N3/28;F01N3/20
• 代理公司: 北京遠(yuǎn)大卓悅知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11369
• 代理人: 姜美洋

本發(fā)明公開了一種電場(chǎng)強(qiáng)化的三元催化器，包括：殼體，其內(nèi)部具有中空腔體；進(jìn)氣口，其設(shè)置在所述殼體一側(cè)，與所述腔體一端連通；出氣口，其設(shè)置在所述殼體另一側(cè)，與所述腔體的另一端連通；第一接線孔位，其設(shè)置在所述殼體靠近進(jìn)氣口一側(cè)的外部，并與所述腔體連通；第二接線孔位，其設(shè)置在所述殼體靠近出氣口一側(cè)的外部，并與所述腔體連通；其中，所述第一接線孔和所述第二接線孔分別連接高壓激勵(lì)電源兩極；催化機(jī)構(gòu)，其上涂覆有貴金屬催化劑并支撐在所述殼體內(nèi)部，能夠連通所述高壓激勵(lì)電源，對(duì)汽車尾氣進(jìn)行催化；其中，所述催化機(jī)構(gòu)與所述殼體、所述進(jìn)氣口、所述出氣口同軸設(shè)置。本裝置提高了催化效率，減少尾氣排放。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種汽車電場(chǎng)強(qiáng)化的三元催化器。

背景技術(shù)

隨著國(guó)家法律法規(guī)對(duì)環(huán)保要求越來越嚴(yán)格，汽車尾氣中含有大量的污染成分，對(duì)環(huán)境造成污染、危害人體健康，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣處理技術(shù)顯得尤為重要，這其中三元催化器是典型代表。

三元催化器是一種處理發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的裝置，其有效成分是貴金屬催化劑，主要作用是將發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中的一氧化碳、碳?xì)浠衔锖偷趸锏扔泻ξ镔|(zhì)通過催化作用使上述三種氣體發(fā)生氧化還原反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害的二氧化碳、水和氮?dú)狻?/p>

金屬表面發(fā)射電子現(xiàn)象原理：在金屬的表面，一個(gè)自由電子受多個(gè)原子核的作用，它的勢(shì)能如圖2所示。圖中橫軸垂直于金屬表面，表示距離金屬表面的距離，縱軸表示電子的勢(shì)能。在無限遠(yuǎn)處，勢(shì)能為零，即Wa＝0。自由電子的最低能級(jí)是-Wa，能量再低于-Wa的電子為束縛電子，電子束縛在原子內(nèi)，它不能越過離子之間的“勢(shì)壘”而自由運(yùn)動(dòng)。金屬中自由電子的勢(shì)能為時(shí)，它們雖然可以在金屬中自由運(yùn)動(dòng)，但是還不能脫離金屬。必須由外界給這些電子足夠的能量電子的動(dòng)能才能夠使它超過表面勢(shì)壘而脫離金屬表面而成為空間自由電子。從外部把能量傳給這種自由電子的方式可以是外加電場(chǎng)以改變電子離開表面所需要的能量，這就是場(chǎng)致發(fā)射現(xiàn)象。

貴金屬催化的基本原理：化學(xué)反應(yīng)需要克服原子或分子外層價(jià)電子的勢(shì)壘，一般通過原子或分子的熱能來為價(jià)電子提供脫出功，從而產(chǎn)生帶電荷的正負(fù)離子，形成化學(xué)反應(yīng)的活性基團(tuán)。原子中d或f軌道電子的脫出功很小，遠(yuǎn)低于其他軌道電子。因此，通常使用d或f軌道的原子作為催化劑，提供中間過渡狀態(tài)的轉(zhuǎn)移軌道和電子，產(chǎn)生帶電的活性基團(tuán)，促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)。因此，催化作用核心來自于較低脫出功的轉(zhuǎn)移軌道及其電子，通過改變?cè)雍俗钔鈱觾r(jià)電子的脫出功，就可以改變催化效率。

目前催化劑所用的d或f軌道原子多為貴金屬原子。

外加電場(chǎng)可以明顯改變電子的脫出功，由于外電場(chǎng)的存在，使金屬表面勢(shì)壘變形，有部分電子透過勢(shì)壘而脫離金屬表面。這種現(xiàn)象稱之為“場(chǎng)致發(fā)射”。現(xiàn)在考慮一個(gè)電子離金屬表面的距離為x(比金屬晶格大得多)時(shí)的情況，它的電場(chǎng)分布就像在金屬表面另一邊(-x)處有一個(gè)+e電荷。由此引起作用于電子上的力，稱為“鏡像力”。該力由庫(kù)倫定律得

式中，ε₀是真空中的介電常數(shù)，從∞處積分到x，得x距離處的勢(shì)能

圖3曲線1表示沒有外電場(chǎng)時(shí)的勢(shì)能曲線

設(shè)外加電場(chǎng)的幅值為E，它的方向垂直于金屬表面，電子在這電場(chǎng)中的勢(shì)能將等于

W_l＝-eEx

它是一條直線，圖3曲線2表示-W_l＝eEx這一部分。這兩部分合起來的總勢(shì)能為

W_t＝W_e+W_t

或