[发明专利]一种发动机尾气净化装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种发动机尾气净化装置。

背景技术

汽车尾气的主要污染物有一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HCs）、氮氧化合物（NO_x）及悬浮颗粒等。目前最常用的尾气催化技术是采用Pt-Pd-Rh三元催化体系，其中，Pt和Pd对CO的催化氧化起主要作用，而Rh对NO的解离有很好的活化作用。

然而，由于Pt、Pd、Rh均是稀缺型的贵金属，储量少，价格昂贵，所以目前三效催化剂的研究趋势之一是采用相对低廉的Pd取代Pt、Rh部分，添加稀土助剂改善催化性能，另一方面，采用贱金属、稀土氧化物等材料取代贵金属制备三效催化剂也被广泛研究，也取得了一定的进展。

现有技术中，为了提高燃油效率，广泛采用稀薄燃烧技术，在此背景下，三效催化剂只能在较窄的空燃比窗口范围内（A/F为14.6左右）才能同时对氮氧化物、一氧化碳和碳氢化物进行有效的催化净化，因此，以目前的三效催化剂来看，大规模应用受到很大限制，在这一背景下，除了继续对三效催化剂进行改进外，人们还开发出了能够对氮氧化物进行选择性还原的处理技术。

采用电化学催化反应器（electrochemical-catalytic cell,ECC）可以有效的催化转化碳氢化合物和较高浓度的氮氧化物。采用具有氧离子导电性的电解质材料，使富含氮氧化物的汽车尾气在阴极被还原。由于汽车尾气中通常还含有较多的剩余氧气，所以，ECC催化转化的关键在于在高氧氛围中对氮氧化物的选择性还原。1975年Pancharatnam等首次组装了以SSZ为电解质、多孔铂、金为阴极的ECC并对氮氧化物直接还原进行了研究，随后，围绕着不同气氛下氮氧化物的选择性还原，人们进行了大量研究，采用了多种阴极材料，如贵金属铂、铱，氧化铜及LSM等钙钛矿材料，并对其反应机理进行了大量的研究。其中，以RuO₂为电极时，电流效率最高，为12%，但是这种材料易挥发，毒性高，抑制了其应用前景。

在ECC基础上采用SOFC进行氮氧化物还原可以获得额外的电能，提高了能量利用率，但是，传统的SOFC需要致密的电解质层，制备难度大，对电池气密性要求高，需要额外的密封材料，抗热震性能差，启动慢，不能很好的满足汽车尾气处理的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种发动机尾气净化装置。

本发明所采取的技术方案是：

一种带支撑体的固体氧化物燃料单电池，包括支撑体与设置在支撑体上的单电池单元，所述的单电池单元包括阳极层，阴极层，电解质层；阳极层的一端被电解质层包覆；电解质层上与包覆面相对的另一侧表面上设有阴极层。

一种带支撑体的固体氧化物燃料电池组，包括支撑体，以及设置在支撑体上的若干个相互串联的单电池单元，单电池单元的阳极层与支撑体紧密连接，所述的单电池单元为上述的单电池单元，串联方式为：一个单电池单元的阴极层与相邻另一个单电池单元的未被电解质层包覆的阳极层的一端相互电连接。

所述的电连接为通过导线相互连接。

一种发动机尾气净化装置，包括若干个上述的带支撑体的固体氧化物燃料电池组。

所有的电池组设置在同一气室内。

同一气室内的所有固体氧化物燃料电池组之间是相互串联的，串联的方式为电池组的一个单电池单元的阴极层与相邻电池组的一个单电池单元的未被电解质层包覆的阳极层的一端相互电连接。

所述的电连接的方式为通过导线相互连接。

所述的阳极层的材料为金属陶瓷；所述的阴极层的材料为钙钛矿型催化剂；所述的电解质层的材料为ZrO₂基电解质材料、CeO₂基电解质材料、掺杂的LaGaO₃基氧化物中的至少一种。

所述的支撑体是这样制备的：将钙钛矿型催化剂粉体、PSZ粉、有机溶剂混合制成纺丝液，通过纺丝机制得中空纤维生坯，切段，再煅烧，制成多孔中空纤维支撑体。

一种带支撑体的固体氧化物燃料单电池的制备方法，步骤为：

1）按照钙钛矿型催化剂的化学组成，取对应金属离子的硝酸盐，制成凝胶、干燥、研磨，得到催化剂粉体；

2）将上步制得的催化剂粉体、PSZ粉、有机溶剂混合制成纺丝液，通过纺丝机制得中空纤维生坯，切段，再煅烧，制成多孔中空纤维支撑体；

3）将金属陶瓷粉体溶于有机溶剂，涂覆在支撑体上，煅烧，得到阳极层；