[发明专利]低排放高工作容量吸附剂和碳罐系统

说明书

本说明书提供具有低DBL扩散排放性能特性的高工作容量吸附剂，其允许设计蒸发性燃料排放控制系统，所述蒸发性燃料排放控制系统比现有技术中可能的蒸发性燃料排放控制系统成本更低、更简单且更紧凑。包含吸附剂材料的排放控制碳罐系统表现出相对高的汽油工作容量和低排放。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年9月29日提交的标题为“低排放高工作容量吸附剂和碳罐系统(LOW EMISSIONS,HIGH WORKING CAPACITY ADSORBENT AND CANISTER SYSTEM)”的美国临时专利申请序列第62/565,699号的优先权的权益，其全部内容通过引用并入本文用于所有目的。

技术领域

在各种实施例中，本公开总体上涉及蒸发性排放控制系统。

背景技术

机动车燃料系统蒸发的汽油燃料是碳氢化合物空气污染的主要潜在来源。在车辆行驶、加油或发动机关闭时发生这些燃料蒸气排放。可由采用活性碳吸附从燃料系统排放的燃料蒸气的碳罐系统来控制此类排放。在发动机运行的某些模式下，通过用环境空气吹扫碳罐系统以从活性碳解吸燃料蒸气，周期性地从活性碳中除去吸附的燃料蒸气。然后再生的碳可用于吸附额外的燃料蒸气。

本领域众所周知，用于该应用的空间效率更高的活性碳吸附剂的特征在于具有朝向高蒸气分压陡峭倾斜的吸附容量的正丁烷蒸气吸附等温线(U.S.6,540,815)。这样，在与汽油燃料一起存在的蒸气类型的相对较高浓度情况下，吸附剂具有高容量，并且当暴露于低蒸气浓度或分压时，诸如在吹扫期间，吸附剂有利于释放这些捕获的蒸气。这些高性能活性碳具有作为“小中孔”的大量孔体积(例如SAE技术论文902119和2001-03-0733，以及Burchell 1999，pp.252-253)，如由BJH氮吸附等温线分析方法测量，所述小中孔的孔径优选为约1.8nm至约5nm(例如US 5,204,310)。(根据IUPAC分类，这些是在小于2nm微孔孔径范围内孔径为约1.8-2nm的孔，加上在2-50nm中孔孔径范围内孔径为约2-5nm的孔)。小中孔足够小以捕获蒸气作为冷凝相，并且在暴露于低蒸气分压时容易排空。因此，如由标准ASTM5228方法测量的，这些孔中的体积与碳罐体积中吸附剂的可回收蒸气容量(称为汽油工作容量(GWC))线性相关，并且同样与吸附剂的ASTM丁烷工作容量(BWC)线性相关，其通过引用并入本文。ASTM BWC的范围为约3至约17g/dL，其中9+g/dL的BWC碳有利于碳罐系统的燃料蒸气源的工作容量，并且在朝向大气端口或通风口侧(即，通风口侧吸附剂体积)的一个或多个后续体积中使用较低的BWC碳。通常，圆柱形粒料和其它工程成形(例如球形粒料)的活性碳比不规则形状或压碎的微粒，特别是对于需要适度流动限制的碳罐系统来说更优选，诸如用于在燃料补给期间捕获蒸气。粒状和工程成形活性碳的优点包括加工中的良好的机械强度、低粉尘、低粉尘化速率、高尺寸产率和窄粒度分布，所述窄粒度分布可在批量运输和处理后在公升尺寸碳罐的灌装中保持一致性。