汽车空调系统、PTC嵌入式催化滤芯及其制备方法与流程

本发明属于汽车空调，具体涉及一种用于汽车空调的ptc嵌入式催化滤芯、ptc嵌入式催化滤芯的制备方法以及采用该ptc嵌入式催化滤芯的汽车空调系统。

背景技术：

1、随着全球汽车保有量的持续增长及公众健康意识的日益增强，车内空气质量已成为备受关注的焦点。车内空间相对密闭，内饰材料（如皮革、塑料）的持续释放以及不完全燃烧的尾气渗透，极易导致甲醛、总挥发性有机化合物（tvoc）、苯系物等污染物浓度超标，不仅带来感官不适，更对驾乘人员的健康构成长期威胁。

2、在众多空气净化技术中，催化氧化法因净化效率高、无二次污染等优势而被广泛研究。该技术借助催化剂，在200-400℃的较低温度下将挥发性有机物（voc）深度氧化为无害的二氧化碳和水，是处理碳氢废气与消除异味的高效手段。然而，传统催化氧化技术在实际应用中面临双重挑战：其一，以颗粒或蜂窝陶瓷为载体的催化剂普遍存在机械强度不足、传质阻力大、活性组分易脱落或饱和等问题；其二，传统燃油车可利用的发动机余热有限，出风温度通常低于100℃，难以直接满足催化剂的起燃温度，严重制约了其净化效率。

3、针对上述瓶颈，研究重点转向开发新型载体与系统集成方案。一方面，具有结构规整、孔隙率高、压降低等优点的金属多孔材料（如金属纤维、金属泡沫）被视为理想的催化剂载体；另一方面，新能源汽车的普及为解决温度难题提供了新路径，其可利用电能优势，通过ptc加热元件实现精准控温。然而，如何将高效催化剂与加热元件进行一体化集成设计，实现催化区域的局部快速升温与均匀热分布，从而在低能耗下保障催化反应的高效、稳定运行，仍是当前技术攻关的核心难点。

技术实现思路

1、本发明涉及一种用于汽车空调的ptc嵌入式催化滤芯、ptc嵌入式催化滤芯的制备方法以及采用该ptc嵌入式催化滤芯的汽车空调系统，至少可解决现有技术的部分缺陷。

2、本发明涉及一种用于汽车空调的ptc嵌入式催化滤芯，包括：

3、滤芯外壳；

4、金属泡沫载体，所述金属泡沫载体安装于所述滤芯外壳内；

5、催化剂，所述催化剂负载于所述金属泡沫载体上；

6、ptc加热元件，所述ptc加热元件嵌入所述金属泡沫载体的孔道内部。

7、作为实施方式之一，所述催化剂是将催化浆料负载到所述金属泡沫载体上、再对负载后的金属泡沫载体进行干燥处理和煅烧处理得到，其中，所述催化浆料包括如下组分：30~50g/l聚乙二醇，15~25g/l聚乙烯吡咯烷酮、5~15g/l十二烷基苯磺酸钠、5~15g/l乙醇和60~100g/l催化剂粉末。

8、作为实施方式之一，所述催化浆料的ph值为8.0~9.0。

9、作为实施方式之一，所述干燥处理的温度为80~120℃，干燥时间为2~4小时；所述煅烧处理在空气气氛下进行，煅烧温度为300~500℃，煅烧时间为2~5小时。

10、本发明还涉及一种用于汽车空调的ptc嵌入式催化滤芯的制备方法，包括：

11、提供一金属泡沫载体，对所述金属泡沫载体进行预处理；

12、在所述金属泡沫载体上负载催化剂；

13、在所述金属泡沫载体的孔道内部嵌入ptc加热元件；

14、将负载有催化剂并且嵌入有ptc加热元件的金属泡沫载体装配至滤芯外壳内。

15、作为实施方式之一，在所述所述金属泡沫载体上负载催化剂具体包括：

16、制取催化浆料，将所述催化浆料负载到所述金属泡沫载体上；

17、对负载后的金属泡沫载体进行干燥处理和煅烧处理；

18、其中，所述催化浆料包括如下组分：30~50g/l聚乙二醇，15~25g/l聚乙烯吡咯烷酮、5~15g/l十二烷基苯磺酸钠、5~15g/l乙醇和60~100g/l催化剂粉末。

19、作为实施方式之一，所述干燥处理的温度为80~120℃，干燥时间为2~4小时；所述煅烧处理在空气气氛下进行，煅烧温度为300~500℃，煅烧时间为2~5小时。

20、作为实施方式之一，所述催化浆料的ph值为8.0~9.0。

21、作为实施方式之一，对所述金属泡沫载体进行预处理具体包括：

22、将所述金属泡沫载体浸入有机溶剂中进行超声清洗，随后用去离子水冲洗；

23、将清洗之后的金属泡沫载体浸入酸溶液中，在50~70℃下处理30~60分钟；

24、将酸浸之后的金属泡沫载体冲洗至中性后，在80~120℃下干燥2~4小时。

25、本发明还涉及一种汽车空调系统，包括催化滤芯，所述催化滤芯采用上述的ptc嵌入式催化滤芯，或由上述的制备方法制得。

26、本发明至少具有如下有益效果：

27、本发明中，将ptc加热元件嵌入到金属泡沫载体的三维孔道内部，形成了嵌入式的三维网状结构，ptc加热膜与金属泡沫骨架直接紧密接触，接触热阻极小，配合金属泡沫载体自身的高导热系数，热量能够迅速通过高导热率的金属骨架传递至整个载体；加热元件分布于载体的立体空间内部，而非仅从单面加热，因此热量分布更加均匀，避免了层压式结构中常见的表面温度高、内部温度低的热梯度问题；这避免了传统层压式结构中因接触热阻导致的局部加热不均、热量传递效率低下等问题，确保了热量均匀传递到载体上的催化剂；ptc加热元件能够主动、精准地将催化区域加热至最佳反应温度（200-400℃），确保了催化剂在高效区间稳定运行，大幅提升了挥发性有机物（voc）的净化效果和效率，由于加热效率高且热量分布均匀，达到目标温度所需的电能消耗更低，有利于新能源汽车的续航保持。

1.一种用于汽车空调的ptc嵌入式催化滤芯，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的ptc嵌入式催化滤芯，其特征在于，所述催化剂是将催化浆料负载到所述金属泡沫载体上、再对负载后的金属泡沫载体进行干燥处理和煅烧处理得到，其中，所述催化浆料包括如下组分：30~50g/l聚乙二醇，15~25g/l聚乙烯吡咯烷酮、5~15g/l十二烷基苯磺酸钠、5~15g/l乙醇和60~100g/l催化剂粉末。

3.根据权利要求2所述的ptc嵌入式催化滤芯，其特征在于，所述催化浆料的ph值为8.0~9.0。

4.根据权利要求2所述的ptc嵌入式催化滤芯，其特征在于，所述干燥处理的温度为80~120℃，干燥时间为2~4小时；所述煅烧处理在空气气氛下进行，煅烧温度为300~500℃，煅烧时间为2~5小时。

5.一种用于汽车空调的ptc嵌入式催化滤芯的制备方法，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在所述所述金属泡沫载体上负载催化剂具体包括：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述干燥处理的温度为80~120℃，干燥时间为2~4小时；所述煅烧处理在空气气氛下进行，煅烧温度为300~500℃，煅烧时间为2~5小时。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述催化浆料的ph值为8.0~9.0。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，对所述金属泡沫载体进行预处理具体包括：

10.一种汽车空调系统，包括催化滤芯，其特征在于，所述催化滤芯采用权利要求1~4任一项所述的ptc嵌入式催化滤芯，或由权利要求5~9任一项所述的制备方法制得。