【知识】稀土催化引领燃品未来风骚

稀土助催化燃烧一臂之力 到目前为止，人类使用的燃烧都是火焰燃烧，火焰燃烧在人类进化和人类文明的发展中起着极其重要的作用。

但现代科学研究表明，火焰燃烧有两大致命的缺点：(1)由于火焰燃烧实质上是燃烧物质（煤、油类物质，可燃性气体等）的氧化反应，在燃烧过程中不可避免以可见光的形式释放能量。这部分能量无法利用而损失掉，造成能量利用率低。(2)燃烧反应形成毒性很大的污染物，造成环境污染。随着社会的发展与进步，电能的需求将会日益增加，无论用天然气发电还是煤发电，若采用传统的火焰燃烧法不但严重污染环境，而且由于燃烧不完全，大大降低了能效。我国每生产一吨工业产品所消耗的能量数倍于发达工业国家，传统的火焰燃烧法热效低，污染严重，制约了我国经济的发展。

从根本上解决火焰燃烧的低效和高排放的途径是催化燃烧。它具有高效节能和环境友好的双重优点，是燃烧的理想方式和最高境界（从科学原理上看已无进一步改进的余地）。未来所有的燃烧，包括煤、燃油和各种可燃性气体（天然气、石油气、煤气等）的燃烧都将是催化燃烧。这是人类科学发展和人类社会进步的必然结果。对于能源的优化利用，实现社会经济的可持续发展和环境保护，意义极为重大。

稀土型高温燃烧催化剂具有价格便宜、原料易得、工艺稳定、净化效果好、使用寿命长等优点，在高温催化燃烧中有一定的应用前景。发展稀土催化剂，开发研究国际先进的高温催化燃烧技术，改善我国传统的燃烧方式是符合我国国情和发展道路的，因此，加快高温催化燃烧剂的研究与开发尤为重要。 稀土催化遭“双刃剑” 产业化进程遇阻 催化燃烧对催化剂的基本要求是具有良好的低温活性和高温热稳定性，这是互相矛盾的两个指标，极具挑战性。

目前国内外研究的催化剂均未能满足此要求，主要包括两类：一类是贵金属催化剂，这类催化剂的活性和稳定性均好，但由于贵金属价格太高，资源短缺，所以至今仍未产业化；另一类是非贵金属催化剂，有大量的研究工作，主要集中在含稀土、碱土取代的钙钛矿型氧化物、六铝酸盐等催化剂的研究方面。 实验结果表明，采用稀土燃烧催化剂能够有高的热效率和低的污染物排放，但催化剂的热稳定性研究还有问题。目前国外刚刚进入催化燃烧器研究阶段，离产业化还有一段距离，但发展趋势是明显的，即由催化剂向催化燃烧器和催化燃烧热水器等方向发展。 环保呼声日渐高涨 催化燃品前景诱人 随着天然气燃烧催化剂研究的逐渐深入，国外开展了天然气催化燃烧器的研究，这将是天然气催化燃烧推向实用的关键。

目前国内外广泛使用的都是天然气火焰燃烧炉。据国内贸易局和中华全国商业信息中心提供的统计资料显示，2001年市场需求量为1500多万台，在2001－2005年将以30%以上幅度上升。但是，目前市场上销售的火焰燃烧炉全部为热利用率低且废气污染严重的“明火燃烧，废气直接排放”的产品，均未摆脱火焰燃烧热效率低和污染严重的实质。

国内四川大学等机构在稀土储氧材料，耐高温高比表面材料和天然气燃烧催化剂取得进展的基础上，进行了天然气催化炉和天然气催化热水器的研究，设计了天然气催化燃烧炉用催化燃烧器。天然气燃烧催化剂为整体式催化剂，基体为堇青石蜂窝陶瓷，催化剂涂层由高性能稀土储氧材料、活性组分及助剂构成。结果表明，催化剂经由高温老化后仍保持高活性，说明催化剂具有良好的稳定性。同时也显示出与贵金属催化剂类似的性能。以此催化剂制备的天然气催化燃烧炉，热效率为64％，并且基本上无污染物排放，比火焰燃烧炉节能16%，高于国家标准，显示出催化燃烧高效节能和环境友好的双重优点。消除了CO、NOx等废气污染，同时消除火焰燃烧热水器随使用时间的增加，CO浓度增加造成的安全隐患，是燃烧炉发展的理想状态，必将取代热效率低和污染物重的火焰燃烧炉。

此外，我国在西部开发中，西气东输的目的主要是解决沿途各大中城市因燃煤而造成的严重环境污染。其中天然气作为民用燃料占有很大的比例。所以，天然气催化燃烧炉的市场前景是十分好的。天然气催化燃烧炉和天然气催化燃烧热水器是高效节能和环境友好的高科技产品，若在近几年内研制成功并顺利投产，并在2008年前在北京等地率先推广使用，将真正体现“科技、人文、绿色”奥运的宗旨，同时对于西部大开发也将起着极大的推动作用。


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