Pendahuluan
Di bidang pemurnian gas buang mobil, keramik sarang lebah sangat penting sebagai pembawa katalis. Dengan menggabungkan pembawa katalis dengan katalis (seperti logam mulia seperti platinum, rhodium, paladium, dll.), Yaitu, menciptakan perangkat pemurnian katalitik gas buang, dan memasangnya pada sistem emisi gas buang, komponen berbahaya dalam gas buang (seperti karbon monoksida CO, hidrokarbon HC, nitrogen oksida NOx, dll.) Dapat diaktifkan dan bereaksi secara kimiawi, dan diubah menjadi karbon dioksida, air, dan nitrogen yang tidak berbahaya, sehingga menghilangkan gas buang yang berbahaya.
Karena sifat refraktori yang baik, tingkat ekspansi termal yang rendah, dan sifat-sifat lainnya, keramik sarang lebah cordierite menjadi komponen inti perangkat pemurnian gas buang untuk diesel, bensin, dan gas alam, yang berfungsi sebagai pembawa katalis dan saluran emisi gas buang untuk mobil.
Keramik Cordierite (gambar 1) sebagai pembawa katalis memiliki beberapa keunggulan sebagai berikut:
- Dengan struktur sarang lebah dan large luas permukaan spesifik, mereka kondusif untuk pelekatan dan penyebaran zat aktif katalis, yang sangat meningkatkan aktivitas katalis.
- Stabilitas termal yang baik: Suhu knalpot mesin mobil umumnya berkisar antara 250-800ºC, atau bahkan lebih dari 800ºC. Cordierite tidak terurai atau mengalami perubahan fasa di bawah suhu tinggi, yang memastikan aktivitas dan masa pakai katalis.
- Koefisien muai panasnya adalah small. Mesin mobil sering hidup dan mati; koefisien muai panas yang rendah untuk kordierit menguntungkan untuk mencegah pecahnya perangkat pemurnian dalam jangka panjang dalam lingkungan kerja pendinginan cepat dan pemanasan cepat yang berulang-ulang, yang membantu memastikan efek katalis dan keamanan pipa knalpot.
- Keramik Cordierite memiliki Kapasitas Panas Spesifik (cp)Kapasitas panas adalah kuantitas fisik spesifik material, ditentukan oleh jumlah panas yang disuplai ke spesimen, dibagi dengan kenaikan suhu yang dihasilkan. Kapasitas panas spesifik terkait dengan satuan massa spesimen. kapasitas panas spesifik yang rendah. Mesin cenderung menghasilkan lebih banyak CO dan HC selama start dingin; cordierite sebagai pembawa dapat membuat katalis mencapai suhu kerja dan memainkan peran katalitik dalam waktu yang lebih singkat karena panas spesifiknya yang lebih rendah.
- Konduktivitas termalnya cocok. Wadah, large truk dan kendaraan diesel lainnya sering kali perlu melakukan perjalanan jarak jauh dan dalam waktu yang lama, sehingga Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal dan sifat pembuangan panas dari pembawa katalis sangat penting.
Kondisi Pengukuran
Dalam contoh aplikasi ini, sampel cordierite diuji Stabilitas TermalSuatu bahan dikatakan stabil secara termal jika tidak terurai di bawah pengaruh suhu. Salah satu cara untuk menentukan stabilitas termal suatu zat adalah dengan menggunakan TGA (penganalisis termogravimetri). stabilitas termal dan kapasitas panas spesifiknya menggunakan STA 449 F3 Simultaneous Thermal Analyzer. Koefisien ekspansi termal dan Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal sampel ini juga dikarakterisasi menggunakan Instrumen Ekspansi Termal DIL 402 Classic dan Instrumen Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.Konduktivitas Termal LFA 467 HT HyperFlash. Suhu pengujian adalah dari suhu kamar hingga 800°C, kisaran suhu knalpot mesin.
Hasil Pengujian dan Pembahasan
Hasil pengujian pengukuran STA adalah sebagai berikut. Pertama, dari kurva termogravimetri (TGA) (gambar 2), dapat dilihat bahwa sampel tidak mengalami penurunan berat badan pada kisaran suhu pengujian.
Dari kurva DSC (gambar 3), dapat dilihat bahwa tidak ada Proses PenyerapanPenyerapan adalah proses fisika dan kimia di mana suatu zat (biasanya gas atau cairan) terakumulasi di dalam fase lain atau pada batas fase dua fase. Tergantung pada tempat akumulasi, ada perbedaan antara absorpsi (akumulasi dalam fase) dan adsorpsi (akumulasi pada batas fase).penyerapan yang jelas atau puncak eksotermis dalam kisaran suhu pengujian, yaitu, tidak ada dekomposisi atau perubahan fase yang terjadi. Hal ini mengindikasikan bahwa sampel tersebut memiliki Stabilitas TermalSuatu bahan dikatakan stabil secara termal jika tidak terurai di bawah pengaruh suhu. Salah satu cara untuk menentukan stabilitas termal suatu zat adalah dengan menggunakan TGA (penganalisis termogravimetri). stabilitas termal yang baik dalam kisaran suhu knalpot mesin. Selama pengujian, safir digunakan sebagai sampel standar, dan memungkinkan untuk secara simultan memperoleh Kapasitas Panas Spesifik (cp)Kapasitas panas adalah kuantitas fisik spesifik material, ditentukan oleh jumlah panas yang disuplai ke spesimen, dibagi dengan kenaikan suhu yang dihasilkan. Kapasitas panas spesifik terkait dengan satuan massa spesimen. kapasitas panas spesifik sampel dengan metode rasio. Dari hasil pada gambar, dapat dilihat bahwa Kapasitas Panas Spesifik (cp)Kapasitas panas adalah kuantitas fisik spesifik material, ditentukan oleh jumlah panas yang disuplai ke spesimen, dibagi dengan kenaikan suhu yang dihasilkan. Kapasitas panas spesifik terkait dengan satuan massa spesimen. kapasitas panas spesifik sampel meningkat dengan meningkatnya suhu, dan Kapasitas Panas Spesifik (cp)Kapasitas panas adalah kuantitas fisik spesifik material, ditentukan oleh jumlah panas yang disuplai ke spesimen, dibagi dengan kenaikan suhu yang dihasilkan. Kapasitas panas spesifik terkait dengan satuan massa spesimen. kapasitas panas spesifik pada 50 ° C dan 800 ° C masing-masing adalah 0,729 J / (g * K) dan 0,969 J / (g * K). Dibandingkan dengan keramik α-Al2O3 konvensional (nilai panas spesifik 0,823 J/(g*K) dan 1,237 J/(g*K) masing-masing pada suhu 50°C dan 800°C), panas spesifik sampel ini lebih rendah. Untuk memastikan keefektifan uji panas spesifik, cawan lebur PtRh 190-μl dengan lapisan Al2O3 digunakan untuk pengujian.
Koefisien Uji Ekspansi Termal
Hasil uji dilatometer ditunjukkan pada gambar 4. Terlihat bahwa sampel cordierite menyusut dan kemudian memuai dengan meningkatnya suhu pada rentang suhu dari suhu kamar hingga 800°C, dengan suhu puncak 233,6°C. Koefisien muai panas (yaitu koefisien muai panas teknik) pada rentang 30°C-233,8°C adalah -0,6316E-06 1/K. Koefisien muai panas pada kisaran 30°C-800°C adalah 0,4138E-06 1/K, yang mengindikasikan bahwa koefisien muai panas sampel memang small pada kisaran temperatur gas buang mesin (keramik α-Al2O3 memiliki koefisien muai panas 8,03E-06 1/K pada kisaran 25°C hingga 900°C). Perlu disebutkan bahwa, karena koefisien muai panas sampel yang small, maka, baik tempat sampel maupun spesimen dibuat dari silika leburan untuk pengujian.
Hasil pengujian LFA (gambar 5) adalah sebagai berikut. LFA dapat secara langsung mengukur Difusivitas TermalDifusivitas termal (a dengan satuan mm2 /s) adalah properti khusus material untuk mengkarakterisasi konduksi panas yang tidak stabil. Nilai ini menggambarkan seberapa cepat suatu bahan bereaksi terhadap perubahan suhu.difusivitas termal sampel. Konduktivitas termal sampel dapat diperoleh dengan mengalikan Difusivitas TermalDifusivitas termal (a dengan satuan mm2 /s) adalah properti khusus material untuk mengkarakterisasi konduksi panas yang tidak stabil. Nilai ini menggambarkan seberapa cepat suatu bahan bereaksi terhadap perubahan suhu.difusivitas termal, densitas, dan Kapasitas Panas Spesifik (cp)Kapasitas panas adalah kuantitas fisik spesifik material, ditentukan oleh jumlah panas yang disuplai ke spesimen, dibagi dengan kenaikan suhu yang dihasilkan. Kapasitas panas spesifik terkait dengan satuan massa spesimen. kapasitas panas spesifik. Kisaran suhu uji LFA adalah 25 ° C-800 ° C, interval suhu 100 K, dan tiga titik nyala diuji pada setiap titik suhu. Dari informasi dalam tabel, dapat dilihat bahwa hasil untuk tiga titik nyala pada titik suhu yang sama sangat dekat satu sama lain, yang mengindikasikan bahwa instrumen memiliki pengulangan pengujian yang baik. Dari grafik tren di bawah ini, dapat dilihat bahwa Difusivitas TermalDifusivitas termal (a dengan satuan mm2 /s) adalah properti khusus material untuk mengkarakterisasi konduksi panas yang tidak stabil. Nilai ini menggambarkan seberapa cepat suatu bahan bereaksi terhadap perubahan suhu.difusivitas termal dan Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal sampel menurun dengan meningkatnya suhu.
Kesimpulan
Dalam industri, keramik berpori cordierite dibuat dengan berbagai metode seperti penumpukan partikel, pembusaan, dan pencetakan ekstrusi. Sifat-sifat keramik cordierite yang diperoleh dengan metode persiapan dan formulasi yang berbeda masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangan.
Dalam penelitian ini, sampel cordierite diuji dengan metode STA, DIL dan LFA untuk mengkarakterisasi Stabilitas TermalSuatu bahan dikatakan stabil secara termal jika tidak terurai di bawah pengaruh suhu. Salah satu cara untuk menentukan stabilitas termal suatu zat adalah dengan menggunakan TGA (penganalisis termogravimetri). stabilitas termal, panas jenis, sifat ekspansi termal dan Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal sampel.
NETZSCH memiliki berbagai peralatan analisis termal dan pengujian properti fisik, dan dapat memberikan berbagai solusi analisis dan pengujian termal untuk keramik sarang lebah cordierite dan keramik pembawa katalis gas buang lainnya.