誓要打破外资垄断 自主品牌尾气催化剂要来了！

随着“蓝天保卫战”的打响，全国各地对环境污染的治理力度进一步加大，重型柴油车排放升级的脚步也在不断加快。在车辆排放标准升级的过程中，离不开后处理系统的助力，而后处理系统的关键就在于催化剂。

可以说，没有催化剂的后处理系统就像是一副“空壳”，要让后处理系统真正运转起来，就必须借助催化剂为其注入“灵魂”。

困局：尾气催化剂市场被外资垄断

放眼市场，一个严峻的现实摆在眼前——目前我国汽车尾气催化剂市场基本被国外企业所垄断。资料显示，在我国汽车尾气催化剂市场，德国巴斯夫和英国庄信万丰各占有26％左右的份额，比利时优美科约占19％的份额，其余部分则基本被催化解决方案公司（CSI）、科莱恩等瓜分。

 

记者了解到，柴油车尾气中的有害成分主要包括NOx和PM。其中，消除柴油车排出的氮氧化物主要依靠SCR系统。目前，该系统所使用的催化剂材料主要有两类，一类是钒-钨-钛（五氧化二钒V₂O₅、三氧化钨WO₃和二氧化钛TiO₂）材料，简称钒基催化剂；另一类是分子筛材料。

据悉，这两类催化剂的应用都有技术难点。其中，五氧化二钒属于高毒物质，对人体健康危害较大。同时，钒-钨-钛材料低温性能（小于200℃）和高温性能（大于550℃）较差，在城市公交工况下极其容易暴露缺陷。随着政策法规对排放控制要求的提升，在国五甚至国六阶段，钒基材料难以达到理想的催化效果，并由此延伸出对安全性的焦虑问题。

另一方面，多数的分子筛配方活性主要表现在中高温区域，实际应用中的水抑制及硫中毒问题依然亟待解决。同时，分子筛涂覆技术难度较大，其所表现出的涂覆率低、抗脱落率高等一系列问题还有待进一步通过工程化应用研究来解决。

此前自主品牌在这两类催化剂材料上，由于核心技术没有贯通性突破、质量稳定性有所欠缺、量产能力不足等原因错失市场机遇。然而，在我国自主品牌企业的共同努力下，中国自主催化剂产品即将到来，柴油车尾气催化剂依赖进口的局面或将被打破。

联手：共同研制纯稀土基SCR催化剂

我国自主品牌企业从未放弃对后处理系统的探索和研究，他们一直在寻找机会打破困局。

 

“2016年，我国开始筹备实施国五排放标准。此时，我们已经意识到，只有掌握核心技术，才能在市场中占有一席之地。”河北华特汽车部件有限公司（简称“河北华特”）总工程师庄忠冉告诉记者，国际上研究稀土基尾气催化剂的历史已有十多年，但由于稀土资源少、涂覆技术未能有效攻克等原因，该产品还一直停留在研究阶段，并未实现产业化。而我国是稀土资源大国，发展稀土基SCR催化剂具备先天优势。

 

“在研发过程中，中国北方稀土（集团）高科技股份有限公司（简称‘北方稀土公司’）提供了大力支持。以前，它们的稀土催化剂主要应用于火电厂、钢铁厂等固定源有害气体排放系统中。我们与北方稀土公司商议后，双方一拍即合。在此前固定源的基础上研究移动源，即汽车尾气催化剂。此后，又有一位合作伙伴——北京凯德斯环保科技有限公司（简称‘北京凯德斯’）加入，其主要产品是汽车后处理SCR尿素喷射系统。”河北华特总经理宋海燕介绍说。

经过2年的研究和试验，河北华特采用北方稀土公司提供的稀土配方，攻克了稀土基催化剂的涂覆技术，研制出纯稀土基SCR催化剂，应用于北京凯德斯的SCR尿素喷射系统中。如今，正在按照国五排放标准要求，进行后处理系统782小时发动机台架耐久试验。目前，这一自主研制的纯稀土基SCR催化剂已经进行了超过200小时的试验。

北京凯德斯总经理郭宗华告诉记者：“根据目前试验结果来看，稀土基SCR催化剂温度范围广、性能优势好，对尿素喷射系统更有利。”他还补充道：“这是有望打破外国汽车尾气催化剂技术垄断的自主产品，一些大型商用车制造企业对稀土基催化剂也十分关注。”

期待：自主尾气催化剂“在路上”

 

那么，这一自主研制的纯稀土基SCR催化剂到底有哪些优势？

“首先，创新稀土基催化剂，不再受制于外资品牌。”庄忠冉介绍说，以往，由于我国在钒基和分子筛催化剂领域未占先机，汽车尾气催化剂市场已然被外国品牌垄断。此次自主研发的稀土基SCR催化剂刚好避开国外的技术垄断、专利控制问题，不再被外资“卡脖子”，关键技术将掌握在自己手里。同时，我国具备稀土资源丰富的先天优势，产业化之后的成本有望降低。

第二，不用添加贵金属即可完成催化转化。目前市场上的很多后处理系统若要发挥作用，离不开贵金属成分（铂Pt、钯Pd、铑Rh是最常见的三种贵金属催化剂），一旦减少贵金属的用量，后处理系统的实际效果和使用寿命就会大打折扣。值得注意的是，后处理系统需要使用的贵金属不仅价格昂贵，还对发动机的空燃比要求严格，易发生铅、硫中毒失效。近几年，贵金属价格始终处于上涨态势，未来的贵金属资源只会更紧张。而我国自主企业联合研制的纯稀土基SCR催化剂不需添加贵金属，即可完成催化转化，进一步减少了步骤、降低了成本，有利于降本增效。

第三，操作温度窗口宽，性能稳定。从目前进行过的试验来看，纯稀土基SCR催化剂耐水、耐热、耐老化的性能更好。庄忠冉对记者说：“此前，纯稀土基SCR催化剂已进行了整车PEMS试验，包含城市和非城市道路，已满足国家法规要求。不仅如此，我们还与外国品牌的钒基催化剂进行比较，它的有效窗口通过率在90％～92％，而纯稀土基SCR催化剂的通过率则是100％。”

第四，无钒无污染，绿色更环保。宋海燕表示，之所以研究稀土基催化剂，是因为意识到钒基催化剂的污染问题。她对记者说：“采用钒基催化剂材料的后处理系统，它的载体处理是个很大的问题，它对环境和人体都有很大的危害。而稀土基催化剂就没有这个问题，更有利于环境保护，可以放心使用。”

第五，氨气泄漏量很低，降低危害发生可能性。根据已经发布的国六标准，可以看出对NOx的排放要求有极大提升，致使车用尿素喷射量大幅增加，进而导致氨气（车用尿素还原NOx过程中会泄漏氨气）泄漏量增加，因此需要加装ASC催化器将泄漏的氨气还原为氮气，这又导致了成本增加。更值得注意的是，氨气是强烈刺激性气体，过量吸入氨气会中毒，重者导致死亡。庄忠冉告诉记者：“我们研究的纯稀土基SCR催化剂，此前进行了发动机台架试验，并且与外国品牌的钒基催化剂进行了对比。根据GB17691-2005国标限值，氨气泄漏量不得高于25g/kWh，外国钒基催化剂的泄漏量在11～12g/kWh，而我们的纯稀土基SCR催化剂氨气泄漏量为3.89g/kWh。也就是说，纯稀土基SCR催化剂不仅能有效降低危害发生的可能性，同时还有利于降低成本。”