【知識】稀土催化引領燃品未來風騷

稀土助催化燃燒一臂之力 到目前為止，人類使用的燃燒都是火焰燃燒，火焰燃燒在人類進化和人類文明的發展中起著極其重要的作用。

但現代科學研究表明，火焰燃燒有兩大致命的缺點：(1)由於火焰燃燒實質上是燃燒物質（煤、油類物質，可燃性氣體等）的氧化反應，在燃燒過程中不可避免以可見光的形式釋放能量。這部分能量無法利用而損失掉，造成能量利用率低。(2)燃燒反應形成毒性很大的污染物，造成環境污染。隨著社會的發展與進步，電能的需求將會日益增加，無論用天然氣發電還是煤發電，若採用傳統的火焰燃燒法不但嚴重污染環境，而且由於燃燒不完全，大大降低了能效。我國每生產一噸工業產品所消耗的能量數倍于發達工業國家，傳統的火焰燃燒法熱效低，污染嚴重，制約了我國經濟的發展。

從根本上解決火焰燃燒的低效和高排放的途徑是催化燃燒。它具有高效節能和環境友好的雙重優點，是燃燒的理想方式和最高境界（從科學原理上看已無進一步改進的餘地）。未來所有的燃燒，包括煤、燃油和各種可燃性氣體（天然氣、石油氣、煤氣等）的燃燒都將是催化燃燒。這是人類科學發展和人類社會進步的必然結果。對於能源的優化利用，實現社會經濟的可持續發展和環境保護，意義極為重大。

稀土型高溫燃燒催化劑具有價格便宜、原料易得、工藝穩定、淨化效果好、使用壽命長等優點，在高溫催化燃燒中有一定的應用前景。發展稀土催化劑，開發研究國際先進的高溫催化燃燒技術，改善我國傳統的燃燒方式是符合我國國情和發展道路的，因此，加快高溫催化燃燒劑的研究與開發尤為重要。 稀土催化遭“雙刃劍” 產業化進程遇阻 催化燃燒對催化劑的基本要求是具有良好的低溫活性和高溫熱穩定性，這是互相矛盾的兩個指標，極具挑戰性。

目前國內外研究的催化劑均未能滿足此要求，主要包括兩類：一類是貴金屬催化劑，這類催化劑的活性和穩定性均好，但由於貴金屬價格太高，資源短缺，所以至今仍未產業化；另一類是非貴金屬催化劑，有大量的研究工作，主要集中在含稀土、堿土取代的鈣鈦礦型氧化物、六鋁酸鹽等催化劑的研究方面。 實驗結果表明，採用稀土燃燒催化劑能夠有高的熱效率和低的污染物排放，但催化劑的熱穩定性研究還有問題。目前國外剛剛進入催化燃燒器研究階段，離產業化還有一段距離，但發展趨勢是明顯的，即由催化劑向催化燃燒器和催化燃燒熱水器等方向發展。 環保呼聲日漸高漲 催化燃品前景誘人 隨著天然氣燃燒催化劑研究的逐漸深入，國外開展了天然氣催化燃燒器的研究，這將是天然氣催化燃燒推向實用的關鍵。

目前國內外廣泛使用的都是天然氣火焰燃燒爐。據國內貿易局和中華全國商業資訊中心提供的統計資料顯示，2001年市場需求量為1500多萬台，在2001－2005年將以30%以上幅度上升。但是，目前市場上銷售的火焰燃燒爐全部為熱利用率低且廢氣污染嚴重的“明火燃燒，廢氣直接排放”的產品，均未擺脫火焰燃燒熱效率低和污染嚴重的實質。

國內四川大學等機構在稀土儲氧材料，耐高溫高比表面材料和天然氣燃燒催化劑取得進展的基礎上，進行了天然氣催化爐和天然氣催化熱水器的研究，設計了天然氣催化燃燒爐用催化燃燒器。天然氣燃燒催化劑為整體式催化劑，基體為堇青石蜂窩陶瓷，催化劑塗層由高性能稀土儲氧材料、活性組分及助劑構成。結果表明，催化劑經由高溫老化後仍保持高活性，說明催化劑具有良好的穩定性。同時也顯示出與貴金屬催化劑類似的性能。以此催化劑製備的天然氣催化燃燒爐，熱效率為64％，並且基本上無污染物排放，比火焰燃燒爐節能16%，高於國家標準，顯示出催化燃燒高效節能和環境友好的雙重優點。消除了CO、NOx等廢氣污染，同時消除火焰燃燒熱水器隨使用時間的增加，CO濃度增加造成的安全隱患，是燃燒爐發展的理想狀態，必將取代熱效率低和污染物重的火焰燃燒爐。

此外，我國在西部開發中，西氣東輸的目的主要是解決沿途各大中城市因燃煤而造成的嚴重環境污染。其中天然氣作為民用燃料佔有很大的比例。所以，天然氣催化燃燒爐的市場前景是十分好的。天然氣催化燃燒爐和天然氣催化燃燒熱水器是高效節能和環境友好的高科技產品，若在近幾年內研製成功並順利投產，並在2008年前在北京等地率先推廣使用，將真正體現“科技、人文、綠色”奧運的宗旨，同時對於西部大開發也將起著極大的推動作用。


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