Патент недели: как почистить вредные выбросы
При непосредственном участии Федеральной службы по интеллектуальной собственности («Роспатента») мы решили ввести на сайте рубрику «Патент недели». Еженедельно в России патентуются десятки интересных изобретений и усовершенствований — почему бы не рассказывать о них в числе первых.
Патент: RU 2515727 Патентообладатель: Всероссийский научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка Россельхозакадемии Авторы: Вячеслав Черноиванов, Юрий Мазалов, Александр Меренов, Александр Берш, Анатолий Дунаев, Татьяна Пронская
Тепловые двигатели и двигатели внутреннего сгорания выбрасывают в окружающую среду тонны дыма, в которых содержится большая доля отработавших газов. Они занимают примерно 0,2−5,0% объема выхлопов. Для снижения вреда, который выхлопы наносят окружающей среде, их необходимо очищать от оксидов азота, сажи, свинца диоксида серы, канцерогенов. В двигателях внутреннего сгорания для этого применяется окисление продуктов неполного сгорания и восстановление оксидов азота с помощью катализаторов. Такие технологии используются концернами Volkswagen, Pegueot. Разрабатывают их и в России: так на КамАзе принята программа развития «технологии SCR» — селективного восстановления выбросов с помощью введения в отработанные газы паров мочевины или ее аналога.
Чаще всего для изготовления катализаторов в качестве основного слоя применяют напыления из благородных металлов, таких как платина, палладий или родий. Кроме высокой цены, они имеют еще один существенный недостаток. Подобные покрытия уязвимы для каталистических ядов, которые постепенно разъедают структуру рабочего слоя. А его качество — и есть главный фактор эффективности катализатора. Ее добиваются с помощью двух основных процессов: нанесения вторичного носителя (подложки) с высокой удельной поверхностью и подбора, затем нанесения активного компонента, определяющего процесс катализа — конкретные химические реакции.
Способ, который предложили российские изобретатели, позволяет создавать высоактивные наноструктурные бесплатиновые каталистические покрытия на керамических блоках, которые используются как деталь нейтрализаторов отработавших газов.
Керамические носители прокаливают в муфельной печи, после остывания их погружают в суспензию окисигидроокиси алюминия (бемита) с высокотемпературным связующим. После просушки покрытия блоки вторично прокаливают в муфельной печи. Далее в смеси органических растворителей готовят раствор солей металлов, в котором делают суспензию двуокиси титана и бемита. Блок со сформированной подложкой погружают в раствор, извлекают, а избыток раствора удаляют. Далее блок сушат, повторяют нанесение катализатора, после окончательной сушки блок подвергают термообработке для перевода солей металлов в оксиды.
Основное преимущество нового покрытия заключается в значительно большем значении удельной поверхности, что делает работу нейтрализатора более эффективной и долговечной. При этом, из-за отсутствия дорогостоящих компонентов из благородных металлов, стоимость производства нейтрализаторов снижается в несколько раз.