包含10ppm —氧化氮和16%氧氣的氮?dú)饬鞯臒嶂胤治鰞x。以5攝氏度/分鐘的速度把溫度上升到850攝氏度。將質(zhì)譜儀(英格蘭沃靈頓海德分析的HPR20)與熱重分析儀連接來(lái)監(jiān)測(cè)熱重分析儀排出氣流的一氧化氮/ 二氧化氮。分別放置Baa5Sra5CoQ.sFea203粉末、Baa Ara4KaiCoasFea2O3粉末和Ba。.AaiZra3Cea5CoaiYa13粉末分別和碳黑的混合物的熱重分析儀的輸出氣流中的一氧化氮信號(hào)強(qiáng)度(任意單位)如圖6-7所示。為對(duì)比起見，放置Baa5Sra A1CoasFea2O3粉末的熱重分析儀的輸出氣流中的一氧化氮信號(hào)強(qiáng)度(任意單位)也示于圖6。
[0059]圖6-7顯不，一氧化氮信號(hào)強(qiáng)度有明顯的峰，表明Baa5Sra5CoasFeQ.203粉末、Ba0.5Sr0.4K0.fo。.8Fe0.203粉末和 Ba 0.9K0.^r0.3Ce0.5Co0.J0.從粉末吸附并解吸了 氮氧化物。圖 6顯示碳黑使氮氧化物的解吸在相對(duì)較低的溫度下出現(xiàn)并更明顯，可能是通常以可逆狀態(tài)存在的表面硝酸鹽被吸附物質(zhì)的還原引起的。
[0060]例5反應(yīng)器制備
[0061]利用擠出法制備三根7.5厘米長(zhǎng)、一端開口的(LaQ.sSrQ.2)a95MnO^。管的外徑為I厘米，內(nèi)徑為0.7厘米。
[0062]通過(guò)與(LaasSra2)a95MnO3管在1250 V共燒結(jié)，在管外壁制備出致密的Zra89ScaiCeacilO2 x 電角牛質(zhì)月旲。
[0063]在Zra89ScaiCeao12 乂電角牛質(zhì)上分力U形成 La a6Sra4Ni0.3Mn。.^7O3-BaZraiCe0.7Ya203_Zr0.S9ScaiCeao12 Jl (40wt%，30wt%，和 30wt% )，La (^Sra4Nia3Mntl7O3-Zras9Sca!Ce。.。A x (50wt% 比例)層和 BaZraiCea7Ya2O3-Zras9ScaiCeao12 x(50wt% 比例)層，并在 900-1100。。燒結(jié)得到三個(gè)反應(yīng)器。La0.SSra4Nia3Mna7O3-BaZraiCea7Ya2O3-Zras9ScaiCea0102 ,層(40wt %,30wt%，和 30wt% )，Laa6Sra4Nia3Mna7O3-Zr0.S9ScaiCe0.0102)層和 BaZraiCe0.7Y0.203-Zras9ScaiCea0102 x(50wt%K^|J )層的活性催化表面積分別為 1cm20
[0064]在Laa6Sra4Ni0.3M11。.703—BaZr0 !Ce。.7Υο.203_Ζγο.893。。.1Ce0>0102 ，La。.6Sr。.4Ni0>3Mn0>703-Zr0.89Sc0.A。.0102 x層和 BaZr0.fe。.7Y0.203-Zr0.89Sc0.fe。.0102 Jl上進(jìn)一步涂布了多孔的鉑漿層作為每個(gè)反應(yīng)器的多孔金屬集流體。
[0065]例6氮氧化物去除
[0066]每個(gè)反應(yīng)器被置于一根氧化鋁管中。氧化鋁管的內(nèi)徑為2厘米。氣流(200ml/min含有20ppm NO的氦氣，或200ml/min含有20ppm NO和2000ppm氧氣的氦氣)進(jìn)入氧化鋁管中，并通過(guò)反應(yīng)器的外表面。反應(yīng)器的溫度為600°C。直流電流施加于每個(gè)反應(yīng)器，900分鐘內(nèi)，通不含氧氣的氦氣的反應(yīng)器電流從零上升到50mA，通含氧氣的氦氣的反應(yīng)器電流從零上升到200mA。
[0067]La。.6Sr0.4Ni0.3M11。.703—BaZr0 !Ce。.7Y0.203—Zr0 8gSc0> !Ce。.0102 xj^，La 0.6Sr0.4Ni。.3Mn0 703—Z^9ScaiCeao12 x層和 BaZr UCea7Ya2O3-Zras9ScaiCeao12 Jl分別為陰極，發(fā)生 NO 的直接分解反應(yīng)和電化學(xué)還原反應(yīng)。(LaasSra2)a95MnOJl為陽(yáng)極，發(fā)生氧離子的氧化反應(yīng)。對(duì)應(yīng)的陰陽(yáng)極之間的電壓為1V-1.5V。配有PQ色譜柱以及RAE7800氣體檢測(cè)器的氣相色譜被用于檢測(cè)NO和NO2,精度分別為Ippm和0.lppm。未能檢測(cè)到二氧化氮。通過(guò)后式計(jì)算一氧化氮的去除率(轉(zhuǎn)化百分比):(氣流中一氧化氮體積-輸出氣流中一氧化氮體積)/氣流中一氧化氮體積xlOO %。
[0068]圖8 和 9 顯不具有 La0 6Sr0.4Ni0.3Mn0.703_Zr0 89Sc0 !Ceao12 x陰極層、La 0.6Sr0.4Ni0.3Mn
0.703_Zr0.89Sc0.!Ceao12 X-BaZraiCea7Y0.203陰極層以及 Zr I89ScaiCeacilO2 X-BaZraiCea7Ya2O3陰極層的反應(yīng)器在600°C不同電流時(shí)對(duì)氣流(200毫升/分鐘，含有20ppm —氧化氮的氦氣，或200ml/min含有20ppmN0和2000ppm氧氣的氦氣)中一氧化氮的轉(zhuǎn)化百分比隨著直流電流的上升提高了。施加電流前氮氧化物的轉(zhuǎn)化百分比是反應(yīng)器中氮氧化物的直接催化分解。
[0069]從圖8和9可見，BaZraiCea7Ya2O3作為陰極中的催化材料并不很理想，但是作為吸附材料顯著提高了一氧化氮轉(zhuǎn)化百分比，而且含BaZraiCea7Ya2O3的反應(yīng)器功效相較于不含BaZr。.!Ce0.7Y0.203的反應(yīng)器功效受氧氣的影響程度更小。
[0070]雖然結(jié)合特定的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了表明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，對(duì)本發(fā)明可以作出許多修改和變型。因此，要認(rèn)識(shí)到，權(quán)利要求書的意圖在于覆蓋在本發(fā)明真正構(gòu)思和范圍內(nèi)的所有這些修改和變型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于去除氮氧化物的電極組成，其包括:催化材料和吸附材料，其中， 吸附材料為化學(xué)式為AaBbO3 δ的鈣鈦礦材料，其中 0.9<a 彡 1.2 ；0.9〈b 彡 1.2 ；-0.5〈 δ <0.5 ； A包括第一元素和可選的第二元素，第一元素從鈣(Ca)、鍶(Sr)、鋇(Ba)、鋰(Li)、鈉(Na)、鉀(K)、銣(Rb)及其任意組合中選取，第二元素從釔(Y)、鉍(Bi)、鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、钷(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、镥(Lu)、及其任意組合中選取；以及， B 從銀(Ag)、金(Au)、鎘(Cd)、鈰(Ce)、鈷(Co)、絡(luò)(Cr)、銅(Cu)、鏑(Dy)、鉺(Er)、銪(Eu)、鐵(Fe)、鎵(Ga)、釓(Gd)、鉿(Hf)、鈥(Ho)、銦(In)、銥(Ir)、鑭(La)、镥(Lu)、錳(Mn)、鉬(Mo)、銀(Nb)、釹(Nd)、鎳(Ni)、鋨(Os)、鈀(Pd)、钷(Pm)、鐠(Pr)、鈾(Pt)、錸(Re)、銠(Rh)、釕(Ru)、銻(Sb)、鈧(Sc)、釤(Sm)、錫(Sn)、鉭(Ta)、鋱(Tb)、锝(Tc)、鈦(Ti)、銩(Tm)、釩(V)、鎢(W)、釔(Y)、鐿(Yb)、鋅(Zn)、鋯(Zr)、及其任意組合中選取。2.如權(quán)利要求1所述的用于去除氮氧化物的電極組成，其特征在于第一元素選自鍶(Sr)、鋇(Ba)、鉀(K)及其任意組合。3.如權(quán)利要求1所述的用于去除氮氧化物的電極組成，其特征在于B從鈰(Ce)、鈷(Co)、鐵(Fe)、釔(Y)、錯(cuò)(Zr)、及其任意組合中選取。4.一種用于去除氮氧化物的裝置，其包括: 氣源，用于提供含有氮氧化物的氣流；及 設(shè)備，其與氣源流體相通并包括: 第一電極； 與之相對(duì)的第二電極，其包括如權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的用于去除氮氧化物的電極組成； 位于第一、第二電極間的電解質(zhì)；和 用于向第一、第二電極提供電流以去除氮氧化物的電源。5.如權(quán)利要求4所述的用于去除氮氧化物的裝置，其特征在于第一電極為陽(yáng)極，第二電極為陰極。6.如權(quán)利要求4所述的用于去除氮氧化物的裝置，其特征在于吸附材料包括BaZr0 fe。.7Υα 203、Ba0 5Sra 5Coa 8Fe0 203、Ba0 5Sra 4K0 {ο。.8Fe0 203、Ba0 gK0 ^r0 3Ce。.5Co。.!Y0.從、或其任意組合。7.如權(quán)利要求4所述的用于去除氮氧化物的裝置，其特征在于所述氣源為廢氣。8.如權(quán)利要求4所述的用于去除氮氧化物的裝置，其特征在于所述設(shè)備為管狀造型或平板造型。9.一種用于去除氮氧化物的方法，包括: 將含氮氧化物的氣流與設(shè)備接觸，所述設(shè)備包括:第一電極，與之相對(duì)的第二電極，位于第一、第二電極之間的電解質(zhì)，和電源，其中第二電極包括如權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的用于去除氮氧化物的電極組成；及， 從所述電源向所述第一和第二電極提供電流以去除氮氧化物。10.如權(quán)利要求1所述的用于去除氮氧化物的方法，其特征在于提供電流時(shí)的溫度范圍為從300攝氏度到1000攝氏度。
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于去除氮氧化物的電極組成、裝置和方法，其中的一種用于去除氮氧化物的電極組成，其包括：催化材料和吸附材料，其中，吸附材料為化學(xué)式為AaBbO3-δ的鈣鈦礦材料，其中0.9<a≤1.2；0.9<b≤1.2；-0.5<δ<0.5；A包括第一元素和可選的第二元素，第一元素從鈣、鍶、鋇、鋰、鈉、鉀、銣及其任意組合中選取，第二元素從釔、鉍、鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、及其任意組合中選??；以及，B從銀、金、鎘、鈰、鈷、鉻、銅、鏑、鉺、銪、鐵、鎵、釓、鉿、鈥、銦、銥、鑭、镥、錳、鉬、鈮、釹、鎳、鋨、鈀、钷、鐠、鉑、錸、銠、釕、銻、鈧、釤、錫、鉭、鋱、锝、鈦、銩、釩、鎢、釔、鐿、鋅、鋯、及其任意組合中選取。本發(fā)明也涉及相應(yīng)的裝置和方法。
【IPC分類】B01D53/56, B01D53/86
【公開號(hào)】CN105536514
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410605175
【發(fā)明人】王世忠, 黃群健, 張曉 , 傅琪佳, 楊海, 安德魯·沙皮羅, 張華
【申請(qǐng)人】通用電氣公司
【公開日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2014年10月31日
【公告號(hào)】US20160122886