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泡沫陶瓷是一種具有耐高溫特性的多孔材料,可應用在新能源電車

DPF的作用和工作環境決定了其載體的材料和結構應該滿足以下條件:

①DPF的作用是消除微粒的排放,所以載體應滿足很高的微粒捕集效率。

②DPF的存在使發動機排氣背壓升高,發動機效能惡化,所以載體材料應滿足較低的流動阻力。

③由於車輛在行駛中的工況和路況是隨時變化的,所以DPF應滿足較高的機械強度和抗振動效能。

④DPF載體的材料和結構應滿足再生效率高和再生便捷的要求。

泡沫陶瓷是一種具有耐高溫特性的多孔材料,可應用在新能源電車

多年來,世界各大廠商和科研機構經過大量試驗、分析和論證,得出能夠滿足要求並且具有應用價值的

DPF載體材料有泡沫陶瓷、陶瓷纖維、壁流式蜂窩陶瓷和多孔性金屬等。

泡沫陶瓷是一種具有耐高溫特性的多孔材料。排氣的流出會透過陶瓷內部的孔道,其內部的孔道孔徑可以從奈米級到微米級,對廢氣中的微粒起到良好的過濾作用。泡沫陶瓷的孔隙率可以達到90%以上,材料的熱穩定性和各向同性係數更高,且更有益於DPF再生時的火焰傳播。

泡沫陶瓷是一種具有耐高溫特性的多孔材料,可應用在新能源電車

但是作為DPF載體,泡沫陶瓷有其自身的缺點,其中最重要的一點是捕集效率低,約為50%,隨著排放法規的日益嚴格,很可能滿足不了對微粒捕集的要求。另外,泡沫陶瓷機械強度比較低,抗衝擊和振動能力比較差,很容易造成損壞。

陶瓷纖維最大的特點是沒有固定的尺寸限制,所以可以根據具體的要求設計載體的物理引數,陶瓷纖維材料的DPF載體捕集效率可達95%以上。另外陶瓷纖維還具有耐高溫、表面積大等優點。

泡沫陶瓷是一種具有耐高溫特性的多孔材料,可應用在新能源電車

但是陶瓷纖維抗衝擊性能和抗振動效能較差、機械強度較低,目前只處在試驗研究階段;生產工藝比較複雜和易損壞的特點都限制了其在DPF載體方面的實際應用[14]。多孔性金屬是最早作為DPF載體材料研究的材料之一。

主要將金屬絲製成具有一定稠密度的絲塊,過濾發動機排氣中的微粒成分。隨著技術的發展,用於捕集微粒的多孔性金屬載體緻密度越來越高,捕集效果也逐漸變好。壁流式蜂窩陶瓷是應用於DPF載體的主流材料之一,它主要是由通流式DPF載體演變而來。

泡沫陶瓷是一種具有耐高溫特性的多孔材料,可應用在新能源電車

蜂窩陶瓷載體的材料主要有堇青石、碳化矽、鈦酸鋁等。在載體的軸向方向上入口通道和出口通道兩端交替封堵,入口通道的出口堵塞,出口通道的入口堵塞,使得排氣經由入口通道流入,經過多孔壁面進入出口通道,最後排入環境中。

在廢氣的流動過程中,其中的微粒在透過多孔壁面的過程中被捕集下來。這種載體的特殊性結構使得它的捕集效率達到90%以上。近年來,隨著科技的進步和製造技術水平的提高,使得載體壁面厚度逐漸減小、開口面積逐漸增大,孔隙率也逐漸增大,很大程度上促進了氣流阻力情況和排氣背壓的改善。

泡沫陶瓷是一種具有耐高溫特性的多孔材料,可應用在新能源電車

另外,壁流式蜂窩陶瓷還有機械強度高、耐高溫的優點,所以被廣泛應用於DPF的製作材料。