[发明专利]NOx分解设备和方法

说明书

本发明涉及NOx分解装置设备和方法。提供了一种用于机动车辆的NOx分解设备100。NOx分解设备100包括多个第一腔室102，所述多个第一腔室102被配置为接收来自机动车辆的发动机的整体排气流。每个第一腔室102包括第一氧泵电化学电池，所述第一氧泵电化学电池被配置为将氧气泵出第一腔室102。NOx分解设备100还包括多个第二腔室104，所述多个第二腔室104中的每个包括NOx分解电化学电池。每个第二腔室104被配置为从至少一个第一腔室102接收气体，该气体的氧气水平低于整体排气流。还提供了一种包括NOx分解设备的排气系统。还提供了一种用于机动车辆的分解NOx的方法。

技术领域

本发明涉及一种用于机动车辆的NOx分解设备和一种用于机动车辆的分解NOx的方法。

背景技术

例如在机动车辆中，在燃料燃烧期间产生氮的氧化物(NOx)。许多地区(包括欧盟和美国)都制定了车辆排气排放标准，并且这些标准正在变得越来越严格。

减少NOx排放的两种已知方法是选择性催化还原(SCR)和贫NOx捕集器(LNT)。然而，这两种方法都具有缺点。

SCR通过向排气流中投配还原剂(诸如氨(NH₃)或尿素(CO(NH₂)₂)来还原排气中的NOx，从而产生氮(N₂)和水(H₂O)。因此，SCR需要向排气连续供应还原剂。

LNT使用吸附材料(诸如氢氧化钡或碳酸钡)来捕集NOx气体。这些吸附剂很快变得饱和，这意味着必须定期吹扫NOx，从而使捕集器再生。这是通过使用短时间的富空气-燃料操作(“富化运行”)来完成的。释放的NOx与未燃烧的碳氢化合物、CO和H₂反应形成N₂、H₂O和CO₂。LNT需要由非常昂贵的铂族金属(PGM)(诸如铂(Pt)、钯(Pd)和铑(Rh))制成的催化剂。此外，富化运行产生NH₃，其本身是受控排放。

因此，本领域需要提供克服上述缺点的NOx分解设备。

发明内容

在本公开的第一方面，提供了一种用于机动车辆的NOx分解设备，其包括：

-多个第一腔室，其被配置为接收来自机动车辆的发动机的整体排气流，其中每个第一腔室包括第一氧泵电化学电池，所述第一氧泵电化学电池被配置为将氧气泵出第一腔室；以及

-多个第二腔室，每个第二腔室包括NOx分解电化学电池；

其中每个第二腔室被配置为从至少一个第一腔室接收气体，该气体的氧气水平低于整体排气流。

术语“NOx”在本领域中是公知的，意指氮的氧化物，包括一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO₂)、一氧化二氮(N₂O)或任何其他氮的氧化物。“NOx分解”是指NOx分解成氮和氧。“整体排气流”可指来自发动机的大部分或基本上所有排气流。尽管每个第一腔室可以仅被配置为接收排气流的一部分，但是所述多个第一腔室可以被配置为共同接收整体排气流，例如其中第一腔室中的每个接收整体排气流的对应部分。通过第一腔室中的每个的流部分的总和可以对应于总的整体流。照此，第一腔室可以相对于排气流平行布置。“氧泵电化学电池”和“NOx分解电化学电池”包括定位在两个电极(阴极和阳极)之间的氧离子传导电解质。

NOx分解设备还可包括一个或多个孔，其中孔可布置成允许(例如限制)气体从相应的第一腔室传递到一个或多个第二腔室。

每个第二腔室还可包括第二氧泵电化学电池，所述第二氧泵电化学电池被配置为将氧气泵出第二腔室。在使用中，每个第二氧泵电化学电池可以从第二腔室泵出从第一腔室接收的任何氧气以及通过NOx分解产生的任何氧气。