Catalytic Converters
2018-11-05

【触媒コンバーター - リーンNOxトラップ】 ディーゼルエンジン向けに開発されているもう一つの触媒は、リーンNOxトラップ(LNT)として知られています。これらはエンジンのリーン運転中にNOxを金属硝酸塩の形で捕獲することによって機能します。NOxを捕獲するために最も一般的に使用されている化合物はバリウム水酸化物または炭酸バリウムです。リーン空燃比運転中、NOxはプラチナ触媒上でNO2に変換され、次にバリウム化合物と反応してBaNO3を形成します。一定量のリーン運転の後、トラッピング機能は飽和し、再生する必要があります。これは通常、燃料リッチモードでエンジンを短時間運転させることで行われ、バリウム化合物を水和または炭酸化形態に戻し、NOxをN2またはNH3の形で放出させます。LNT触媒は、アンモニアをトラップし、選択的触媒還元反応を介してNOxをさらに窒素に還元するゼオライトベースのSCR触媒と組み合わせることができます。

【触媒コンバーター - 非選択触媒還元システム】 非選択触媒還元システム(NSCR)は、三元触媒コンバーターに類似した設計の貴金属ベースの触媒コンバーターを使用して、NOx、未燃燃料HC、およびCOを低減します。NSCRシステムは現在、燃料リッチ点火システムを持つICエンジンに適用されています。NSCRシステムの適切な動作には、わずかに富化気燃料比の空気/燃料比で燃焼プロセスが行われる必要があります。この条件下で、触媒の存在下でNOxはCOによって還元され、窒素と二酸化炭素に変換されます。典型的なNOx変換率は80〜95%であり、それに応じてCOおよびHCも低減します。

【触媒コンバーター - 三元触媒コンバーター】 三元触媒コンバーター(TWC)は、軽油ガソリン車両での主要な排気ガス制御技術です。TWCは、酸素センサーベースのクローズドループ燃料供給システムと組み合わせて使用され、スパーク点火エンジンでの燃料燃焼中に生成されるHC、CO、およびNOxの同時変換を可能にします。活性触媒材料は、貴金属(例:Pt、Pd、Rh)、酸化物ベースの無機促進剤およびサポート材料として、ハニカム基板の内壁に薄いコーティングとして存在します。基板は通常、過剰な圧力損失を引き起こさずに、排気ガスと活性触媒材料との間の十分な接触面積を提供するために、多数の平行流路を提供します。TWCの主要なコンポーネントと機能は、軽油ガソリン車両での20年以上にわたる使用中に比較的一貫しているものの、各コンバーターコンポーネント(触媒コーティング、基板、取付材料)は、全体の性能を向上させながら競争力のあるコスト効率の組立てを維持するために連続的に改良と再設計が施されています。

TWC.JPG

Catalytic Converters - Diesel Oxidation Catalyst

In most applications, a diesel oxidation catalyst consists of a stainless steel canister that contains a honeycomb structure called a substrate or catalyst support. There are no moving parts, just large amounts of interior surface area. The interior surfaces are coated with catalytic metals such as platinum or palladium. It is called an oxidation catalyst because the device converts exhaust gas pollutants into harmless gases by means of chemical oxidation. In the case of diesel exhaust, the catalyst oxidizes CO, HCs, and the liquid hydrocarbons adsorbed on carbon particles. In the field of mobile source emission control, liquid hydrocarbons adsorbed on the carbon particles in engine exhaust are referred to as the soluble organic fraction (SOF) -- the soluble part of the particulate matter in the exhaust. Diesel oxidation catalysts are efficient at converting the soluble organic fraction of diesel particulate matter into carbon dioxide and water.

Oxidation catalyst retrofits have proven effective at reducing particulate and smoke emissions on older vehicles. Under the U.S. EPA's urban bus rebuild/retrofit program, five manufacturers certified diesel oxidation catalysts as providing at least a 25 percent reduction in PM emissions for in-use urban buses. Certification data also indicates that oxidation catalysts achieve substantial reductions in CO and HC emissions. Currently, under the ARB and EPA retrofit technology verification processes, several technology manufacturers have verified diesel oxidation catalysts as providing at least a 25 percent reduction in PM emissions.

DOC_-1-.JPG

【触媒コンバーター - ディーゼル酸化触媒】 ほとんどの応用では、ディーゼル酸化触媒はステンレス鋼カニスターを含み、基板または触媒サポートと呼ばれるハニカム構造体を内包しています。これには動く部品はなく、大量の内部表面積があります。内部表面はプラチナやパラジウムなどの触媒金属でコーティングされています。これは化学酸化によって排気ガスの有害物質を無害な気体に変換するため、酸化触媒と呼ばれます。ディーゼル排気ガスの場合、触媒はCO、HC、および炭素粒子に吸着された液体炭化水素を酸化します。モバイルソース排気ガス制御の分野では、エンジン排気ガス中の炭素粒子に吸着された液体炭化水素を可溶性有機成分(SOF)として言及します。ディーゼル酸化触媒は、ディーゼル微粒子物質の可溶性有機分を二酸化炭素と水に変換するのに効果的です。酸化触媒の後付けは、古い車両の粒子と煙の排出を効果的に減少させることが証明されています。米国環境保護庁(EPA)の都市バス再建/後付けプログラムでは、5つのメーカーが都市バスの使用中にPM排出量を少なくとも25%減少させるディーゼル酸化触媒として認定しています。認証データによると、酸化触媒はCOおよびHC排出量を大幅に減少させることが示されています。現在、カリフォルニア州空気資源委員会(ARB)およびEPAの後付け技術検証プロセスにおいて、いくつかの技術メーカーがPM排出量を少なくとも25%減少させるディーゼル酸化触媒を検証しています。

SCR_fig_-1-.jpg

【触媒コンバーター - リーンNOxトラップ】 ディーゼルエンジン向けに開発されたもう一つの触媒として、リーンNOxトラップ(LNT)があります。これらの触媒はエンジンのリーン運転時にNOxを金属硝酸塩の形で捕捉することによって機能します。NOxを捕捉するために最も一般的に使用される化合物はバリウム水酸化物または炭酸バリウムです。リーン空燃比運転中、NOxはプラチナ触媒によってNO2に変換され、その後バリウム化合物と反応してBaNO3を形成します。一定量のリーン運転の後、捕捉機能は飽和し、再生が必要です。これは通常、エンジンを燃料リッチモードで短時間運転することによって行われ、バリウム化合物を水和または炭酸化形態に戻し、NOxをN2またはNH3として放出します。LNT触媒は、アンモニアをトラップし、選択的触媒還元反応を介してNOxをさらに窒素に還元するゼオライトベースのSCR触媒と組み合わせることができます。



LNC_-1-.JPG