Thông tin Đề tài

Tên đề tài Nghiên cứu chế tạo cảm biến và thiết bị đo khí thải xe cơ giới
Cơ quan chủ trì (Cơ quan thực hiện) Viện Khoa học Vật liệu
Thuộc Danh mục đề tài Đề tài hợp tác với các ngành và địa phương
Họ và tên PGS. TS. Nguyễn Ngọc Toàn
Thời gian thực hiện 01/01/2010 - 01/01/2011
Tổng kinh phí 800.0 tr.đ
Mục tiêu đề tài

- Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm và đo đạc các thông số kỹ thuật của các cảm biến khí mới: CO nồng độ cao (với dải đo 0-5% TT), CO2 nồng độ cao (với dải đo 0-16% TT) và n-Hexan (với dải đo 0-2000 ppm), theo tiêu chuẩn ĐLVN 214: 2009.

- Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm và đo đạc các thông số kỹ thuật của thiết bị đo khí thải xe cơ giới sử dụng 03 loại cảm biến mới nghiên cứu chế tạo.

- Phối hợp với phòng Đo lường Hoá lý-Mẫu chuẩn của Trung tâm Đo lường Việt nam thử nghiệm và đánh giá chất lượng của cảm biến và thiết bị đo khí thải xe cơ giới, chế tạo tại Viện Khoa học Vật liệu.

Kết quả chính của đề tài

- Đã nghiên cứu các điều kiện công nghệ chế tạo lên kích thước hạt tinh thể của vật liệu LaFeO3 chế tạo bằng phương pháp sol-gel xitrat. Với các  tỷ lệ tối ưu của La:Fe:CA = 1:1:4, CA:EG = 4:6 và 75% TT chất phân tán etanol, LaFeO3 có cấu trúc tinh thể orthohombic, đơn pha và có kích thước hạt nhỏ (khoảng 10-12 nm).

- Đã xây dựng 02 quy trình công nghệ chế tạo vật liệu LnFeO3 (quy trình 1) và LaFe1-xCoxO3 (quy trình 2). Các vật liệu nhận được có kích thước tinh thể trong khoảng 10-25 nm và diện tích bề mặt 20-40 m2/g, phù hợp cho các ứng dụng chế tạo cảm biến khí CO, CO2 và n-hexan.

- Đã sử dụng các loại vật liệu LnFeO3 và LaFe1-xCoxO3 để nghiên cứu chế tạo thử nghiệm các loại cảm biến CO, CO2, n-Hexan. Vật liệu LaFe0.9Co0.1O3 phù hợp cho chế tạo cảm biến khí CO đo trong dải 0-10% TT. Vật liệu Pt kim loại được sử dụng để chế tạo cảm biến CO2 đo trong dải nồng độ 0-16% TT và vật liệu NdFeO3 được sử dụng để chế tạo cảm biến khí n-hexan dạng độ dẫn, đo trong dải nồng độ 0-2000 ppm.

- Đã nghiên cứu chế tạo thiết bị đo khí thải xe cơ giới, theo đúng các nội dung đăng ký về thông số kỹ thuật và số lượng.

- Đã đã sử dụng thiết bị chế tạo để thử nghiệm đo khí thải của xe máy Honda và xe Lead. Các kết quả cho thấy các bộ lọc khí và bộ lọc xúc tác đã hoạt động khá tốt. Phần mềm hiệu chỉnh đã hạn chế đáng kể ảnh hưởng của các khí khác với loại khí cần đo.

- Các kết quả nghiên cứu đã được công bố trong 05 bài báo đăng trong các tạp chí (03), hội nghị Khoa học (02) và các luận án TS (02), luận văn Th.S (01).

- Đã nhận được Báo cáo đánh giá giám sát quá trình chế tạo cảm biến và Thiết bị đo khí thải xe cơ giới của Viện Đo lường Việt nam.

Những đóng góp mới

- Xây dựng hai quy trình công nghệ chế tạo vật liệu LnFeO3 (với Ln là La, Nd và Sm) và LaFe1-xCoXO3 (với x=0-1), có kích thước tinh thể trong khoảng 10-25 nm, diện tích bề mặt riêng lớn đáp ứng được yêu cầu của vật liệu sử dụng trong cảm biến nhạy khí.

- Chế tạo 03 loại cảm biến khí mới: CO (0-5% TT), CO2 (0-16% TT) và n-hexan (0-2000 ppm) với công suất tiêu thụ điện thấp và thời gian đáp ứng nhanh (< 30 giây).

- Chế tạo thành công thiết bị (mẫu) đo khí thải, sử dụng 03 sensor khí mới (CO, CO2 và n-hexan). Các thông số kỹ thuật của thiết bị mẫu đáp ứng được các yêu cầu của ĐLVN 214:2009.

Sản phẩm đề tài

Sản phẩm dạng I:

  • Cảm biến khí CO
  • Cảm biến khí CO2
  • Cảm biến khí n-hexan
  • Thiết bị đo khí thải

Sản phẩm dạng II:

- Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện công nghệ lên quy trình chế tạo vật liệu nhạy khí: Đã nghiên cứu ảnh hưởng của các điều kiện công nghệ chế tạo LaFeO3 lên kích thước hạt của vật liệu. Với các tỷ lệ tối ưu của La: Fe: CA = 1:1:4, CA:EG = 4:6 và 75% TT chất phân tán etanol, vật liệu LaFeO3 ở dạng bột nano-tinh thể có kích thước hạt trong khoảng 11 nm.

- Quy trình công nghệ 1 (VL dạng bột có kích thước cỡ 20-50 nm): Đã xây dựng quy trình công nghệ chế tạo hệ vật liệu LnFeO3 (với Ln là La, Nd và Sm) bằng phương pháp sol-gel citrat. Các vật liệu LnFeO3 được chế tạo ở dạng bột có kích thước hạt trong khoảng 10-12 nm.

- Quy trình công nghệ 2 (VL dạng bột có kích thước cỡ 20-50 nm): Đã xây dựng quy trình chế tạo hệ vật liệu LaFe1-xCoxO3. Các vật liệu chế tạo có kích thước tinh thể trong khoảng 10-25 nm, phù hợp cho mục đích chế tạo cảm biến khí.

- Báo cáo kết quả thử nghiệm trong thực tế (01 báo cáo): 01 báo cáo sử dụng thiết bị chế tạo để đo đạc và kiểm tra nồng độ khí thải của hai loại xe máy: xe Honda và xe Lead, trong thực tế (do các cán bộ của Viện KHVL thực hiện và cán bộ Viện Đo lường Việt nam giám sát) .

- Các bài báo khoa học (05 bài báo):

1. Đỗ Thị Anh Thư, Hồ Trường Giang, Đỗ Hùng Mạnh và Nguyễn Ngọc Toàn, Nghiên cứu công nghệ chế tạo vật liệu nhạy khí LaFeO3 bằng phương pháp Sol-gel tạo phức ứng dụng trong cảm biến nhạy hơi cồn, Tạp chí Khoa học Công nghệ Trường ĐH KHTN-ĐH QG Hà nội, Vol. 26, tr. 36-43, 2010.

2. Ho Truong Giang; Ha Thai Duy; Pham Quang Ngan; Giang Hong Thai; Do Thi Anh Thu; Do Thi Thu; Nguyen Ngoc Toan, “Hydrocarbons gas sensing of nano-cystalline perovskite oxides LnFeO3 (Ln = La, Nd and Sm)”, Sensors and Actuators B 158 (2011), p. 246-251

3. Truong Giang Ho, Thai Duy Ha, Quang Ngan Pham, Hong Thai Giang, Thi Anh Thu Do and Ngoc Toan Nguyen, “Nanosized perovskite oxide NdFeO3 as material for a carbon-monoxide catalytic gas sensor”, 2011, Adv. Nat. Sci: Nanosci. Nanotechnol. 2 015012.

4. Hồ Trường Giang, Hà Thái Duy, Phạm Quang Ngân, Giang Hồng Thái, Đỗ Thị Anh Thư, Đỗ Thị Thu, Nguyễn Ngọc Toàn, Tính chất nhạy khí CO2 của Perovskit LnFeO3 (Ln = La, Nd, Sm), Hội nghị Vật lý Chất rắn và Khoa học Vật liệu (SPMS-2011), Tp. HCM, 07-09/11/2011.

5. Phạm Quang Ngân, Hồ Trường Giang, Hoàng Cao Dũng, Đỗ Thị Anh Thư, Giang Hồng Thái và Nguyễn Ngọc Toàn, “Nghiên cứu, chế tạo và phát triển ứng dụng Hệ thống giám sát môi trường khí”, Hội nghị Vật lý Chất rắn và Khoa học Vật liệu (SPMS-2011), Tp. HCM, 07-09/11/2011.

- Đào tạo (01 ThS, 02 TS):

Một số hình ảnh của đề tài:

Hình ảnh toàn bộ Thiết bị đo khí thải, bàn để máy và máy tính

Địa chỉ ứng dụng

- Các cơ sở sử dụng lò đốt rác.

- Các khu công nghiệp sử dụng than đá

- Các Trung tâm đăng kiểm xe cơ giới.