تحقیق و توسعه

فارسی
english

تحقیق و توسعه

 

تیم تحقیق و توسعه مجموعه ماهان همواره در جهت بهبود و ارتقای کیفیت محصولات،و ایجاد نوآوری در محصولات جدید گام برداشته و به موفقیت های متعددی در این زمینه دست پیدا کرده است.شرکت صنعت آفرین ماهان موفق به اخذ پروانه و گواهی تحقیق و توسعه در سالهای 1391 و 1397 شده است.

چهار محصول جانبی اصلی و بسیار مضر موتورهای احتراقی عبارتند از: هیدروکربن ها سوخته نشده (HC)، کربن مونوکسید (CO)، اکسیدهای نیتروژن (NOx) و ذرات معلق (PM یا دوده).

بسته به نوع سوخت و طراحی عملکرد موتورهای احتراقی،
می­توان از کاتالیزورهای انتشار متفاوتی برای تصفیه این محصولات جانبی مضر و جلوگیری از ورود آن­ها به محیط­ زیست استفاده کرد. موتور­های دارای سیستم جرقه زن برای احتراق، معمولاً از بنزین یا گاز طبیعی به عنوان سوخت استفاده می­کنند و برای تصفیه محصولات منتشر شده حاصل از این فرآیند، به کاتالیزور سه منظوره (Three Way Catalyst-TWC) نیاز دارند.

موتورهای احتراق تراکمی اغلب از سوخت دیزل یا گازوئیل به عنوان سوخت استفاده می­کنند و ممکن است به چهار کاتالیزور مجزا برای تصفیه آلاینده­ها نیاز داشته باشند. این کاتالیزورها به طور معمول عبارتند از: کاتالیزور اکسیداسیون دیزل (Diesel Oxidation Catalyst-DOC)، فیلتر ذرات ریز و معلق دیزل (Diesel Particulate Filter-DPF)، احیای کاتالیزوری گزینش­­پذیر(Selective Catalytic Reduction-SCR) و کاتالیزور آمونیاک (Ammonia Slip Catalyst-ASC).

یک کاتالیزور سه منظوره، گازهای خروجی از اگزوز شامل هیدروکربن­ها (HC)  و کربن مونوکسید (CO) را اکسید کرده و همچنین اکسیدهای نیتروژن (NOx) را احیا می­کند. بنابراین، این محصولات جانبی بسیار مضر به ترکیبات بی خطر همچون آب (H2O)، نیتروژن (N2) و کربن دی اکسید (CO2) تبدیل می­­شوند. بسته به شرایط عملکرد موتور و ترکیب گازهای خروجی از آن، نرخ تبدیل بالاتر از 98% را می­توان در شرایط نزدیک به استوکیومتری (λ =1) به دست آورد. شرایط لازم برای پیشرفت واکنش را می­توان پس از کمتر از یک دقیقه با انجام اقدامات مختلف به ویژه گرم کردن سریع گاز خروجی موتور فراهم آورد. این امر به ویژه برای رانندگی در شهر که با روشن و خاموش شدن مکرر موتور همراه است، اهمیت ویژه­ای دارد.

در کاتالیست­های سه منظوره که با نسبت جرمی هوا به سوخت (λ) در حین احتراق کنترل می­شوند، سه واکنش اساسی زیر به صورت موازی کاتالیز می­شوند:

2CO + O2 → 2CO2

CXH2X+2 + [(3X+1)/2] O2 → XCO+ (X+1) H2O

2NOX → X N2 + X O2

نرخ تبدیل بالا برای هر سه واکنش در نسبت استوکیومتری گاز خروجی که در آن نسبت جرمی هوا به سوخت (λ) در محدوده عدد 1 قرار می­گیرد، قابل دست یافتن است. این نسبت کمی به ترکیب سوخت/عدد اکتان (ON) وابسته می­باشد. نکته مهم این است که شرایط کارکرد موتور به صورت lean (1> λ، وجود اکسیژن اضافی) به سرعت منجر به کاهش میزان تبدیل گازهای اکسید نیتروژن (NOx) می­شود. بنابراین، تعادل بین کاتالیست و نسبت λ برای تضمین نرخ تبدیل بالا در طول عمر وسیله نقلیه کاملا ضروری است. نمودار زیر محدوده باریک نسبت جرمی هوا به سوخت که در آن میزان تبدیل تمام اجزای گازی در بالاترین حد خود است را
نشان می­دهد.  

The four main and very harmful by-products of combustion engines are: unburned hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO), nitrogen oxides (NOx) and particulate matter (PM or soot). Depending on the type of fuel and the design of combustion engine performance, different emission catalysts can be used to purify these harmful by-products and prevent them from entering the environment. Ignition engines typically use gasoline or natural gas as fuel for combustion, and require a Three Way Catalyst (TWC) to purify emissions from the process. Compression combustion engines often use diesel or diesel fuel as fuel and may require four separate catalysts to purify pollutants. These catalysts typically include Diesel Oxidation Catalyst (DOC), Diesel Particulate Filter (DPF), Selective Catalytic Reduction (SCR), and Catr. -ASC).

A three-purpose catalyst oxidizes exhaust gases including hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO) as well as reducing nitrogen oxides (NOx). Therefore, these highly harmful by-products are converted to harmless compounds such as water (H2O), nitrogen (N2) and carbon dioxide (CO2). Depending on the operating conditions of the engine and the composition of its exhaust gases, conversion rates higher than 98% can be achieved in conditions close to stoichiometry (λ = 1). Necessary conditions for the progress of the reaction can be provided after less than one minute by performing various measures, especially rapid heating of the engine exhaust gas. This is especially important for city driving when the engine is frequently switched on and off. In three-purpose catalysts controlled by the mass-to-fuel ratio (λ) during combustion, the following three basic reactions are catalyzed in parallel:

2CO + O2 → 2CO2

CXH2X + 2 + [(3X + 1) / 2] O2 → XCO2 + (X + 1) H2O

2NOX → X N2 + X O2

A high conversion rate can be achieved for all three reactions at the stoichiometric ratio of the exhaust gas at which the air-to-fuel mass ratio (λ) is in the range of 1. This ratio is slightly dependent on the fuel composition / octane number (ON). It is important to note that lean operating conditions (λ> 1, excess oxygen) rapidly reduce nitrogen oxide (NOx) conversion rates. Therefore, the balance between the catalyst and the λ ratio is absolutely essential to ensure a high conversion rate over the life of the vehicle. The diagram below shows the narrow range of air-to-fuel mass ratio in which the conversion rate of all gaseous components is at its highest.

فارسی
English

کاتالیزور های سه منظوره

 

1.بازدهی بالا کاتالیزورهای سه منظوره

توسعه فرمولاسیون کاتالیزور با درصد PGM پایین برای کنترل هیدروکربن ها، کربن مونوکسید و اکسیدهای نیتروژن

2.تکنولوژی های ثبت شده

سینترینگ و کلوخه شدن را کاهش می دهد و عملکرد PGM را در کاتالیزورهای سه و چهار منظوره بهبود می دهد.

3.پیشرو در صنعت

قابلیت ذخیره سازی اکسیژن به صورت دینامیک
Previous
Next