蜂窝陶瓷尾气催化剂载体技术急待国产化
汽车尾气处理用蜂窝陶瓷催化剂载体技术为了控制汽车的废气污染,降低一氧化碳、黑烟及其他有毒气体的排放,从70年代末开始被使用在汽车上。在过去数十年中的技术发展中,汽车制造厂使用了许多不同的方式来降低排放污染,例如排气循环、燃料箱油气回收及引擎电子控制系统等,但蜂窝陶瓷载体一直是降低有害废气排放的最有效方法。在蜂窝陶瓷载体的化学反应中,贵金属原子产生各种不同的过渡反应,使整体反应活化能降低,进而提高废气转化成一般无害气体的反应机率,而触媒本身在化学反应后仍然保持原来的状态。蜂窝陶瓷载体不仅有良好的使用寿命,也避免了长期使用后被阻塞的可能性。
蜂窝陶瓷汽车尾气催化器本质是一系列化工材料的综合体,由催化剂载体、涂层、催化剂助剂和活性成分四部分组成。其中蜂窝陶瓷载体提供有效的表面积及孔结构,涂层用于增大表面积,助剂用于协助催化,蜂窝陶瓷尾气催化剂载体技术急待国产化。
汽车尾气催化剂载体主要的作用是提供有效表面积及适宜的孔结构,并使催化剂获得较好的机械强度及热稳定性,起到节省活性组分的作用,主要是陶瓷载体。催化剂载体的性能直接关系到催化剂的转化率、使用寿命和整个催化净化器的装配要求,对整个催化转化系统的性能都有很大的影响,理想的催化剂载体必须具备足够的比表面积、良好的机械强度、足够的耐高温性、较低的热膨胀系数、良好的耐腐蚀性能、适合催化再生等特点。目前催化剂载体按材质可以分为陶瓷载体、金属载体、金属间化合物/陶瓷载体和玻璃纤维载体四大类,其中陶瓷载体仍是当前主流,金属材料载体则凭借孔隙率高、导热系数大、可加工性强具有很大的发展潜力。
我国已连续十年成为世界机动车产销第一大国,机动车尾气污染已成为我国大气污染的重要来源,治理尾气污染、保护生态环境是必然趋势。治理汽车尾气的手段也有多种:改进汽车发动机系统;改善燃油质量;使用电能、太阳能为能源的汽车;使用尾气净化催化剂等,其中采用尾气净化催化技术是目前减少汽车排放污染的主要措施。但随着国六标准的推行,我国催化剂产业面临着一些“卡脖子”难点亟需解决,今天将从尾气催化剂载体技术方面浅析产业发展过程中遇到的阻碍。
催化剂载体是催化转化器的重要组成和核心技术之一。在尾气净化系统中,催化剂涂覆在载体表面,通过其高几何接触表面积以及低热容量,使催化剂获得一定的机械强度并提高催化剂热稳定等性能,对所通过的汽车尾气中的有害成分及微粒子实现转化和截留的效果。如今,随着国六标准在国内逐渐开始推行,尾气净化用催化剂的需求量将进一步增长,催化剂载体的市场需求量也将随之攀升,其技术发展与迭代必然备受关注。
未来国产化有望加速:在尾气催化器领域,国内呈现出一批如威孚高科、贵研铂业、重庆海特等突破核心技术的企业,未来在国内的市场份额将不断提升;在上游材料领域,以国瓷材料、万润股份等为代表的企业正在不断布局蜂窝陶瓷、分子筛、氧化铝、铈锆固溶体等催化剂核心材料,未来国产化将不断加速。以国瓷材料收购的江西博晶为例,其以高技术起点进入稀土催化材料市场,铈锆固溶体技术水平达到国内一流,目前产能已占据国内同行业前三位。
目前国内企业在量产能力、材料性能一致性、产品性价比方面仍落后于国外企业,如果不适时解决诸项问题,未来进入整车供货产业链或有难度。我国对蜂窝陶瓷的研究起步较晚,且受到国外厂商长期的技术封锁,国内生产技术发展历经漫长的技术突破期。虽已有少数企业取得了不错的成果,但因受到原材料、模具及工艺水平等多方面因素的制约,国产蜂窝陶瓷产品性能距世界先进水平仍存在一定差距。