Opgericht in juli 2024, als China Benzinedeeltjesfilter (GPF) Katalysator Leveranciers en Groothandel Benzinedeeltjesfilter (GPF) Katalysator Fabriek,
Longyou Shuochun New Material Technology Co., Ltd. is een hightechonderneming gespecialiseerd in het coaten en verkopen van driewegkatalysatoren. Het is diepgaand actief in het veld van nieuwe materialen.
Het bedrijf houdt altijd de industriële voorhoede in de gaten, leert actief van en put uit de geavanceerde formules en volwassen technologieën van binnen- en buitenlandse collega's. Door diepgaand onderzoek en lokalisatie van gangbare formules, past het nauwkeurig de verhoudingen van grondstoffen zoals zeldzame aarden, edelmetalen en niet-edelmetalen aan, om ervoor te zorgen dat de gecoate dragers die worden geproduceerd stabiele katalytische activiteit en betrouwbare prestaties hebben.
De producten van het bedrijf omvatten een verscheidenheid aan specificaties en modellen, en de producten en technologieën zijn toepasbaar in auto's, motorfietsen, algemene motoren, bouwmachines, scheepvaart, generatoren, landbouwmachines en andere gebieden.
In de toekomst zal het bedrijf blijven leren van geavanceerde industriële ervaring, productie en diensten optimaliseren, en bijdragen aan het realiseren van de koolstofpiek- en koolstofneutraliteitsdoelen in China en wereldwijd.
Werkingsprincipe van GPF: filtratie en regeneratie
Het fundamentele werkingsprincipe van het benzinedeeltjesfilter (GPF) komt sterk overeen met dat van het dieselroetfilter (DPF), beide omvatten een proces van fysieke filtratie en regeneratie.
1. Filtratiemechanisme
De GPF maakt gebruik van een keramisch honingraatsubstraat met afwisselend verstopte kanalen, waardoor het uitlaatgas door de poreuze wanden wordt gedwongen. Fijn stof wordt binnen of op het oppervlak van deze wanden opgevangen door mechanismen zoals diffusie, onderschepping en traagheidsimpact. De filtratie-efficiëntie is extreem hoog, waarbij de filtratie-efficiëntie van het deeltjesaantal meer dan 90% bedraagt.
2. Regeneratiemechanisme
Regeneratie is eveneens essentieel voor de continue werking van de GPF. Gelukkig zijn de bedrijfsomstandigheden van benzinemotoren uiteraard gunstig voor GPF-regeneratie.
Kernvoordeel: hoge temperatuur en chemische omgeving
Benzinemotoren werken doorgaans in de buurt van de driewegkatalysator, waar de uitlaattemperaturen hoger zijn en de motorbelasting aanzienlijk fluctueert, waardoor het gemakkelijker wordt om regeneratietemperaturen te bereiken. Het belangrijkste is dat benzinemotoren dicht bij de stoichiometrische lucht-brandstofverhouding werken, wat betekent dat zowel reducerende gassen (CO, HC, H₂) als oxiderende gassen (O₂, NOx) naast elkaar in de uitlaat voorkomen.
Typen en integratieschema's van GPF-katalysatoren
GPF-katalysatoren zijn geen geheel nieuwe materialen, maar zijn nauw geïntegreerd met bestaande driewegkatalysatoren. Er zijn drie belangrijke reguliere integratieprogramma’s:
1. Gecoat GPF
Dit is momenteel de meest reguliere en klassieke oplossing.
Structuur: Binnen de poreuze wanden van het GPF-substraat wordt een driewegkatalysatorcoating (TWC) aangebracht. De coatingsamenstelling is identiek aan die van een conventionele TWC: platina (Pt), rhodium (Rh) en palladium (Pd) dienen als de actieve componenten, terwijl aluminiumoxide (Al₂O₃), ceriumoxide (CeO₂) en zirkoniumoxide (ZrO₂) worden gebruikt als washcoat-materialen.
Werkingsprincipe:
（1）Gaszuivering: Het functioneert als een miniatuur “vierweg”-katalysator, die CO, HC en NOx blijft zuiveren terwijl de uitlaatgassen door de muur gaan.
(2) Regeneratiepromotie:
Actieve regeneratie: Wanneer regeneratie nodig is, verrijkt de motor-ECU het lucht-brandstofmengsel kortstondig, waardoor uitlaatgassen worden geproduceerd die rijk zijn aan CO en HC. Deze gassen worden geoxideerd op het oppervlak van de GPF-katalysator, waarbij een aanzienlijke hoeveelheid warmte vrijkomt die de interne temperatuur van de GPF snel tot boven 600°C doet stijgen om het opgehoopte roet te verbranden.
Passieve regeneratie: Bij normaal stoichiometrisch bedrijf kunnen NO₂ en O₂ in de uitlaatgassen met behulp van de katalysator ook continu een deel van het opgevangen roet oxideren.
2. Ongecoat GPF
Structuur: Het GPF-substraat heeft geen katalytische coating en dient puur als roetfilter.
Configuratie: Dit type GPF wordt doorgaans geïnstalleerd als een afzonderlijk onderdeel stroomafwaarts van de conventionele driewegkatalysator.
Werkingsprincipe: Gaseous pollutants are treated by the upstream TWC, while the GPF focuses solely on trapping particulate matter. Regeneration depends on the high exhaust temperature generated by the TWC or on active engine control strategies to raise the exhaust temperature.
Toepassing: Het biedt lagere kosten, maar heeft relatief inferieure regeneratieprestaties en gaszuiveringsefficiëntie vergeleken met gecoate ontwerpen.
3. Vierwegkatalysator
Dit is een sterk geïntegreerd concept dat de functies van een TWC en een GPF combineert in één enkele eenheid.
Structuur: Het GPF-substraat wordt in een kortgekoppelde positie geplaatst en gecoat met een hoge belasting van driewegkatalysatormateriaal.
Doel: Het gelijktijdig zuiveren van CO, HC, NOx en fijnstof binnen één component.
Uitdaging: Deze configuratie stelt zeer hoge eisen aan de thermische stabiliteit van de katalysator en de prestaties bij lichthinder, wat resulteert in een grotere technische complexiteit en hogere kosten.
Belangrijke chemische reacties van GPF-katalysatoren
Voor gecoate GPF-systemen kunnen de chemische reacties in twee hoofdcategorieën worden onderverdeeld:
1. Standaard driewegkatalytische reacties (onder stoichiometrische omstandigheden):
2CO O₂ → 2CO₂
HC O₂ → CO₂ H₂O
2NOx → N₂ xO₂
2. Reacties die regeneratie bevorderen:
Roetoxidatie:
C O₂ → CO₂ (Directe oxidatie)
C 2NO₂ → CO₂ 2NO (Oxidatie via NO₂ – de belangrijkste route voor passieve regeneratie)
Exotherme reacties (voor actieve regeneratie):
2CO O₂ → 2CO₂ (Exothermic)
HC O₂ → CO₂ H₂O (Exothermic)
De warmte die vrijkomt bij deze reacties verhoogt direct de temperatuur van het GPF-substraat, waardoor roetverbranding en regeneratie mogelijk wordt.
