下一代烴/臭氧聯合轉化器制造技術

一種烴/臭氧聯合轉化器，包括基體、金屬氧化物涂層，和烴轉化催化劑例如鉑。金屬氧化物涂層包括臭氧反應組分如氧化鈷，和非催化組分如氧化鋁。烴轉化催化劑和臭氧反應組分的重量比可介于大約1∶5至大約1∶100。

【技術實現步驟摘要】
下一代烴/臭氧聯合轉化器 相關申請的交叉引用本申請與已授權的美國專利第6，576，199,7, 037，878,7, 604，779和7，629，290號相關，所有上述專利通過引用方式并入本文。
技術介紹
本專利技術涉及催化轉化器，且更特別地涉及烴和臭氧聯合轉化器(CHOC)。環境控制系統(ECS)可以接收壓縮空氣，例如來自航空器的壓氣機級的引氣。ECS可以冷卻和調節引氣以用于航空器座艙和駕駛員艙。 當航空器在超過20，000英尺的高度上巡航時，引氣中的有毒臭氧可能造成麻煩。臭氧(O3)是氧氣的同素異形體，而且化學性質比普通的氧氣(O2)活潑得多。它由地球大氣中的氧氣通過光化學反應生成，并通常存在于高海拔處。為了將臭氧降至滿意范圍內的水平，例如在FAA限度以下，ECS可以包括臭氧-破壞催化轉化器。在引氣中的烴同樣可能造成麻煩，因為它們可能具有氣味并導致乘客及乘務人員不悅。航空器客艙中的氣味常常由地面操作造成。當飛機處在滑行線內時，來自其它飛機的廢氣可能被吸入引氣系統。存在于引氣中的烴還可以包括航空潤滑油煙氣、液壓流體和發動機廢氣。來自燃料補給操作、除冰操作和地面車輛廢氣的烴也可能被引氣系統吸入。為降低氣味，ECS可包括將烴轉化為二氧化碳和水的催化轉化器。航空器已使用CHOC將臭氧轉化為氧氣并將烴轉化為二氧化碳和水。與分開的臭氧和烴轉化器相比，聯合轉化器可實現雙重功能，同時還減少了重量和壓降。盡管聯合轉化器可以顯著降低氣味，但是仍需要進一步降低氣味。增加烴催化劑的量可以進一步降低氣味；然而，包含貴金屬的催化劑的費用可能高得驚人。由此可見，需要一種改進的烴和臭氧聯合轉化器。需要一種改進的不增加制造成本的催化轉化器。需要一種在烴催化劑量不增加的情況下烴轉化率提高的CHOC。
技術實現思路
在本專利技術的一個方面,一種設備,包括基體；與基體相接觸的涂層(washcoat),該涂層包含臭氧反應組分和非催化組分；以及引入到涂層中的烴轉化催化劑，其中烴轉化催化劑與臭氧反應組分的重量比介于大約I : 5至大約I : 100。在本專利技術的另一方面，一種設備，包括基體；沉積在基體上的金屬氧化物涂層，該金屬氧化物涂層包含氧化鈷和氧化鋁，其中氧化鈷與氧化鋁的重量比介于大約I : O. 6至大約I : 2;以及浸潰到金屬氧化物涂層內的貴金屬。在本專利技術的又一方面，一種提供已調節空氣流的方法，包括提供引氣供料的步驟，該引氣供料包含多個臭氧分子和多個烴分子；使引氣供料流通以與催化轉化器接觸，該催化轉化器包含氧化鈷、氧化鋁和鉬；破壞至少一個所述臭氧分子；以及使至少一個所述烴分子轉化為二氧化碳和水。通過參考后文的附圖、記載和權利要求，可以更好地理解本專利技術的這些和其它特征、方面和優點。附圖說明圖I是本專利技術一實施方式的催化轉化器的一部分的截面圖；圖2是本專利技術一實施方式的催化轉化器的制造方法的流程圖；圖3是本專利技術實施方式的提供已調節空氣流的方法的流程圖；圖4是本專利技術實施方式的烴轉化率對溫度的函數坐標圖；圖5是本專利技術實施方式的催化轉化器的設計參數表； 圖6是本專利技術實施方式的臭氧轉化率對從污染開始的時長的函數坐標圖；圖7是本專利技術實施方式的烴減量對溫度的函數坐標圖；圖8是本專利技術實施方式的氣味改善對溫度的函數坐標圖；圖9是本專利技術實施方式的氣味強度對溫度的函數坐標圖；圖10是本專利技術實施方式的空氣質量改善對溫度的函數坐標圖；和圖11是本專利技術實施方式的燃料氣味感知對溫度的函數坐標圖。具體實施例方式以下的具體描述是實施本專利技術示例性實施方式的目前預期的最佳方式。這些描述不起限定作用，目的僅在于闡明本專利技術的普遍原理，而所附的權利要求對本專利技術的保護范圍作了最好地限定。以下描述的多個創造性特征可以單獨或與其它特征結合使用。寬泛地說，與現有轉化器相比，本專利技術實施方式提供了具有更高烴轉化性能的烴和臭氧聯合轉化器。本專利技術的實施方式可以在工業上如航空工業中找到有利的用途。本專利技術的實施方式可以在包括環境控制系統和催化轉化器的應用中使用。本專利技術的實施方式可以在包括但不限于航空器環境控制系統的任何空氣調節應用中使用。圖I中顯示了根據本專利技術實施方式的催化轉化器30。催化轉化器30可包括基體32、涂層34和烴轉化催化劑36。基體32可包括設計成支撐涂層34的結構。基體32可設計成使涂層34安置為與引氣供料(未示出)流體聯通。對于某些實施方式，基體32可包括環境控制系統(未示出)、輔助動力單元引氣管(bleed duct)(未示出)或預冷器(未示出)組件。對于某些實施方式，基體32可以包括陶瓷、招、鋼或鎳合金。涂層34可與基體32接觸。涂層34可沉積在基體32上。涂層34可包括金屬氧化物涂層。涂層34可包含臭氧反應組分如氧化鈷(Co3O4),非催化組分如氧化鋁(“alumina”，Al2O3)，和粘合劑如硅膠粘合劑。非催化組分為催化劑的整體性能提供了多種優點。對于某些實施方式，臭氧反應組分與非催化組分的重量比可介于大約I :0.6至大約I : 2。對于某些實施方式，臭氧反應組分的重量可以約等于非催化組分的重量。對于包含Co3O4和Al2O3的某些實施方式，Co3O4與Al2O3的重量比可介于大約I : O. 6至大約I 2。烴轉化催化劑36可以引入涂層34中。烴轉化催化劑36可包括烴破壞金屬，例如貴金屬。烴轉化催化劑36可包括鉬(Pt)并可浸潰到涂層34內。臭氧反應組分可以提高催化劑36的烴轉化率。氧化鈷可作為鉬的促進劑并可提高鉬的催化活性。對于某些實施方式，烴轉化催化劑36與涂層32的臭氧反應組分的重量比可介于大約I : 5至大約I : 100。對于某些實施方式，烴轉化催化劑36與臭氧反應組分的重量比可介于大約I : 5至大約I : 11。對于包含Pt和Co3O4的某些實施方式，Pt與Co3O4的重量比可介于大約I : 5至大約I : 100 (Pt :Co的原子比為I : 4至I : 80)。對于包含Pt和Co3O4的某些實施方式，Pt與Co3O4的重量比可介于大約I : 5至大約I : 11 (Pt =Co的原子比為I : 4至I : 9)。鈷擔載的功能結果可以是提高的烴轉化活性，以及提高的臭氧分解功能的污染耐受性。由于高鈷擔載，如果某些活性位點被污染物如硫或磷阻擋，仍可以留下足夠的位點來維持催化劑(臭氧反應組分)的臭氧破壞活性，從而得到更持久的轉化器30。 圖2示出了根據本專利技術一實施方式的催化轉化器30的制造方法100。方法100可包括預處理基體32的步驟110、涂覆涂層34的步驟120、煅燒涂層34的步驟130、用烴轉化催化劑36的鹽浸潰的步驟140和煅燒以分解金屬鹽的步驟150。預處理步驟110可包括陽極氧化(anodizing)、蝕刻或烘烤。涂覆步驟120可包括通過使金屬氧化物前體如勃姆石，與過渡金屬化合物如碳化鈷，以及含硅樹脂粘結劑混合來制備涂層漿液。該漿液可進行球磨并在真空條件下涂覆到基體32上。煅燒步驟130可包括去除所述粘合劑的有機部分，由金屬氧化物前體形成金屬氧化物，以及由過渡金屬化合物形成臭氧破壞金屬氧化物。可以重復涂覆涂層的步驟120和煅燒涂層的步驟130直至獲得所需的涂層厚度。浸潰步驟140可包括將基體32浸入金屬鹽的溶液中。煅燒步驟150可包括分解金屬鹽并本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種設備，所述設備包括：基體(32)；與所述基體(32)接觸的涂層(34)，所述涂層(34)包含臭氧反應組分和非催化組分；和引入所述涂層(34)中的烴轉化催化劑(36)，其中所述烴轉化催化劑(36)與所述臭氧反應組分的重量比介于大約1∶5至大約1∶100。

【技術特征摘要】
...

【專利技術屬性】
技術研發人員：B·S·福爾，M·J·普羅索夫斯基，P·米查拉科斯，
申請(專利權)人：霍尼韋爾國際公司，
類型：發明
國別省市：