[发明专利]多层排列的废气净化反应器的制造方法

说明书

技术领域

本发明有关一种电触媒转化器，尤指一种多层排列的废气净化反应器的制造方法。

背景技术

清新与洁净的空气是人類生活的基本要件之一，呼吸干净无污染的空气能确保人类稳定健康地生存。科技的卓越提升，虽带动经济的迅速发展，然而，来自于交通工具及各式林立工厂的废气排放，却也导致空气遭受污染，而对人类生活的空气质量影响甚巨。其中，重工厂和机动车辆为众多污染物质的主要來源。

以机动车辆为例，虽然机动车辆排放标准不断提高，但由于车辆数量不断增加，车辆排放废气所带來的空气污染问题，于是与日俱增。一般来说，机动车辆引擎的运转为将不同形式燃料经由汽缸内燃而释放出热能，并产生传输动力；惟在燃烧过程中，产生的废气通常包含氮氧化物、一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HCs)、微粒污染物(PT)、黑烟(smoke)、非甲烷碳氢化合物(NMHC)及甲烷(CH₄)等有害污染物，该等物质不仅会形成光化烟雾（photochemical smog），更会破坏臭氧、加剧温室效应的恶化及引致酸雨等，进而破坏生态环境，危害人体健康。

其中，一氧化碳来自引擎的不完全燃烧，其与血红素结合成一氧化碳血红素（COHb）的能力为血红素与氧结合成氧合血红素(HbO₂)的300倍，故空气中一氧化碳浓度过高时，将影响血红素输送氧气的功能；氮氧化物则来自氮气与氧气的化合，主要以一氧化氮(NO)或二氧化氮(NO₂)的形式排出，同样易与血红素结合，而影响人类的呼吸、循环机能；此外，低浓度的碳氢化合物会刺激呼吸系统，若浓度提高，则会对中枢神经系统的运作机能产生影响。

因此，不管我国或是欧盟、日本、美国等先进国家，均已订定益趋严格的废气排放标准(如美规BIN5以及欧规EURO6)，针对氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HCs)等废气的排放订定标准，藉以控制并减少有害气体的排放，同时鼓励业者制造、研发、引进使用最新污染防制技术的产品。

常用富氧燃烧废气排放控制技术中，并无任何单一装置或转化器可同时对氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HCs)进行转化。以富氧燃烧机动车辆排气系统的触媒转化器来说，其大多仅能针对一氧化碳与碳氢化合物进行催化，而对于氮氧化物，则必须仰赖其它辅助的装置或系统，对其进行转化。例如：现今柴油车辆的排气管除安装氧化触媒转化器用以催化一氧化碳和碳氢化合物外，多数须再另行搭配废气再循环系统(exhaust gas recirculation,EGR)或是以汽缸喷水等方式去除氮氧化物，较新者则以加装选择性触媒还原(selective catalytic reduction,SCR)系统来还原氮氧化物。

选择性触媒还原系统乃利用氨气(NH₃)或尿素水(urea,CO(NH₂)₂)作为反应物，尿素水经喷嘴注入排气管中会分解成氨气，遂再与氮氧化物进行反应，使其转变为氮气(N₂)和水(H₂O)。然而，具毒性的氨气除储藏不易有外漏风险外，其反应不完全时会造成二次污染；再者，该选择性触媒还原系统的体积庞大，且多数须搭配精密传感器辅助控制。

此外，美国专利第5401372号的「Electrochemical catalytic reduction cell for the reduction of NOx in an O₂-containing exhaust emission」揭露一种单独去除氮氧化物的装置，为利用电触媒还原反应，配合五氧化二钒(vanadium pentaoxide，V₂O₅)触媒催化辅助氮氧化物转化为氮气；该装置须于一密封性的炉腔内反应，且须外加电源供应，致使该装置中的一电化学电池运作，如此不仅耗费能源且无法满足同时去除废气中有害气体的目标。

故于美国发明专利申请第13037693的「ELECTROCHEMICAL-CATALYT IC CONVERTER FOR EXHAUST EMISSION CONTROL」揭露一种去除废气中氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HCs)以及粒状物(PM)的电触媒转化器，该电触媒转化器包含一电池模块，其中的氮氧化物经电化学促进分解形成氮气与氧气，一氧化碳、碳氢化合物和粒状物则经氧化触媒催化形成二氧化碳和水，而达到同时去除多种有害气体的效果。