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2018年中国汽车尾气催化剂行业发展现状及发展前景分析

/发表时间:2017-06-30 17:29

2018年中国汽车尾气催化剂行业发展现状及发展前景分析【图】

    (一) 陶瓷载体、涂层、助剂等为催化剂关键材料

    随着汽车保有量的增加,汽车尾气已经成为影响全球环境的重要因素,各国对汽车尾气的处理日益重视。汽车尾气的主要成分包括一氧化碳、未燃烧的烃类、氮氧化合物、二氧化碳、铅、二氧化硫等有害物质。

汽车尾气主要污染物

种类

浓度

一氧化碳

(CO,0.5 vol.%)

未燃烧的烃类

(HC, 350vppm)

氮氧化物

(NOx,900vppm)

二氧化碳

(CO2,10 vol.%)

铅、二氧化硫等有害物质

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数据来源:公开资料整理

    汽车尾气控制可以分为机内和机外两种技术,三效催化是当前主流的机外控制技术。目前,机外净化的主要方式是安装催化净化器对有害气体进行处理。随着技术的发展,机外催化技术从之前的二效催化发展成了三效催化技术,其基本原理是通过催化剂的作用, 同时对CO、 未燃烧烃类、 NOx三类有害物进行催化净化,把其氧化、还原成对人体健康无害的二氧化碳(CO2)、氮气(N2)和水蒸气(H2O)。三效汽车尾气催化剂相关组成包括:载体、表面涂层、活性部分、助剂。

汽车尾气催化剂结构图

数据来源:公开资料整理

    (二)铈锆固溶体,汽车尾气催化剂领域的热点

    (1)铈锆固溶体,性能优异的稀土催化助剂

    铈锆固溶体应用于汽车尾气催化的阻化剂(主要是贫氧时供氧,富氧时吸氧),性能。 作为稀土催化助剂,铈锆复合氧化物中CeO2的主要功能是提供储氧能力,CeO2在贫氧区放出O2,氧化CO和HC烃类,在富氧区储存O2,从而控制贵金属附近的气氛波动,起到扩大空燃比窗口的作用,保持催化剂的催化活性。此外铈锆固溶体还具备较高热稳定性以及优异的低温催化性能,为解决尾气净化催化剂的工作窗口窄、起燃温度高等缺陷提供可能性。

    (2)铈锆市场需求稳定增长,进口替代空间广阔

    市场需求增长稳定。2017年我国汽车产量2994万辆, 同比增长6.20%,其中汽油车产量约2488万辆,柴油车产量约322万辆。汽油车1L排量对应0.8-1.2L催化剂,柴油车1L排量对应2L催化剂,每升催化剂约需消耗铈锆复合物100g左右。保守估计汽油车平均排量为1.2L,柴油车平均排量为4L, 经测算, 2017年全国燃油汽车对铈锆复合氧化物的需求量达到4273吨。 未来随着汽车产量的稳定增长,铈锆复合氧化物的需求量有望继续增长。

汽车产量及增速

数据来源:公开资料整理

    铈锆固溶体进口替代空间广阔。 目前我国的催化技术相对落后,铈锆固溶体复合氧化物催化材料竞争力也较弱, 目前全球铈锆固溶体复合氧化物催化材料的技术和生产主要掌握在比利时Solvay、日本DKKK、加拿大AMR等国际巨头手中,国际巨头的市占率超过70%。

铈锆固溶体 

数据来源:公开资料整理

铈锆固溶体的作用

数据来源:公开资料整理

    (三)高纯氧化铝是性能优异的涂层材料

    汽车尾气催化剂载体主要分为颗粒式和整体式两类。颗粒型具有更高的比表面积,但是因为颗粒堆积密集,在尾气通过时会引起较大的压力降,产生较高的背压,从而降低引擎工作效率,很快被整体式取代。为了解决整体式载体比表面积较小,不能有效实现气—固接触的缺点,一般会在其表面涂覆一层具有高比表面积的活性涂层。在氧化铝的各晶型中, γ-Al2O3具有较强吸附能力和大比表面积,是目前主要使用的涂层材料。 γ-Al2O3涂层一般占载体重量的5—15%,涂覆氧化铝涂层可使载体比表面积增大到50-150m2/g以上,从而提供催化剂足够大的表面积,确保催化反应效率高 进行; 但是γ-Al2O3热稳定性较差,高于1000℃时会相变成比表面很小(<10 m2/g)的α—Al2O3,催化剂活性将会下降。因此为防止γ-Al2O3高温劣化,通常加入Ce、 La、Ba、 Sr、 Zr等稀土或碱土元素氧化物作为助剂增强热稳定性能。

高比表面积的氧化铝电镜照片

摘自 中国产业信息网