TWI858191B - 氣體清淨複合材料及具有其之氣體清淨複合模組 - Google Patents
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Abstract
一種氣體清淨複合材料及具有其之氣體清淨複合模組。氣體清淨複合材料包含複數呈顆粒狀之觸媒材料及複數呈顆粒狀之吸附材料。觸媒材料用以產生觸媒作用以分解氣體中的有機物，觸媒材料係於基材之表面塗布觸媒所構成；吸附材料用以吸附氣體中的微粒；其中，觸媒材料的總體積為A1，吸附材料的總體積為A2，A1:A2之比例介於1:6~1:20之間；基材之表面之觸媒之厚度等於或小於20微米。
Description
本發明涉及氣體清淨技術領域，尤指一種結合觸媒材料與吸附材料的氣體清淨效果，可提升氣體清淨效率、循環使用，且使用壽命長之氣體清淨複合材料及具有其之氣體清淨複合模組。
基於環境、生態、健康等因素考量，全世界對於空氣品質的要求也日益提高，包括空氣中的PM2.5、揮發性有機物(Volatile Organic Compounds，VOCs)、二氧化碳(CO2)及濕度等等。
由於環境氣體中的灰塵、微粒及有機物對人體具有極大的危害，因此全球各地對於氣體清淨機的需求也不斷增加，對於氣體清淨機的結構更是不斷改良創新，習知用以淨化氣體的材料大致可分為吸附材料與觸媒材料兩大類。
其中，吸附材料包括例如活性碳、沸石等多孔性材質，其工作原理是利用吸附材料吸附(亦即攔截)氣體中的微粒，然而當吸附飽和之後，吸附材料就失去吸附作用，必須更換吸附材料。此外，吸附材料並不具有去除氣體中的有機物及臭味的作用。
其次，觸媒材料包括例如光觸媒、熱觸媒等，其工作原理是利用光照或加熱催化劑的方式分解氣體中的有機物(例如，甲醛、苯類、氨、細菌等)以及微粒及氣體中的臭味。但是觸媒產生作用需要時間，例如大約30秒，但是觸媒材料並無法去除氣體中的塵埃。
據此，如何能有一種結合觸媒材料與吸附材料的氣體清淨效果，可提升氣體清淨效率、循環使用，且使用壽命長之「氣體清淨複合材料及具有其之氣體清淨複合模組」，是相關技術領域人士亟待解決之課題。
於一實施例中，本發明提出一種氣體清淨複合材料，包含：複數呈顆粒狀之觸媒材料，用以產生觸媒作用以分解氣體中的有機物，觸媒材料係於基材之表面塗布觸媒所構成；以及複數呈顆粒狀之吸附材料，用以吸附氣體中的微粒；其中，觸媒材料的總體積為A1，吸附材料的總體積為A2，A1：A2之比例介於1：6~1：20之間；基材之表面之觸媒之厚度等於或小於20微米。
於另一實施例中，本發明提出一種氣體清淨複合模組，包含：一載台，其具有至少一承載單元，承載單元連通載台的相對兩面，於承載單元中設置有氣體清淨複合材料；氣體由載台之第一面流入承載單元並通過氣體清淨複合材料，再由載台相對第一面之第二面流出。
請參閱圖1所示，本發明所提供之一種氣體清淨複合材料1，包含複數呈顆粒狀之觸媒材料10及複數呈顆粒狀之吸附材料20。觸媒材料10及吸附材料20之粒徑不限，例如可界於6~50奈米(nm)之範圍。或者，觸媒材料10與吸附材料20之表面積比介於500-2000平方公尺/公克(m2/g)之範圍。
觸媒材料10用以產生觸媒作用以分解氣體中的有機物。觸媒材料10係於基材11之表面塗布觸媒12所構成，基材11之表面之觸媒12之厚度T等於或小於20微米。基材11包括但不限於吸附材料、非吸附材料。觸媒12的種類不限，例如，可為光觸媒、熱觸媒或可產生觸媒作用的其他種類觸媒。觸媒12包括但不限於金(Au)、銀(Ag)、光觸媒(TiO2)。
吸附材料20用以吸附氣體中的微粒。吸附材料20包括但不限於活性碳、沸石等多孔性材質。
觸媒材料10與吸附材料20之間具有特殊的關係。其中，觸媒材料10的總體積為A1，吸附材料20的總體積為A2，A1：A2之比例介於1：6~1：20之間。
基材11之表面之觸媒12之總重量為W1，基材11與吸附材料20的總重量為W2，W1/W2之比例介於5%~15%之間。依重量比例計算的原因在於，在某些情況下，因不同因素所限，無法具體量測觸媒材料10與吸
附材料20的總體積，因此，可經由重量計算而得知觸媒的比例是否適當。
必須說明的是，圖1所示觸媒材料10及吸附材料20皆呈圓形(或可視為球形)，然而並不限於此。觸媒材料10及吸附材料20可為相同或不同之規則或不規則之任意幾何形狀之顆粒，且觸媒材料10及吸附材料20的尺寸可以相同或不同。此外，基於觸媒材料10及吸附材料20呈顆粒狀，因此於擺放時也非如圖1所示具有規則性，圖1僅作為說明。
請參閱圖2所示具有圖1之氣體清淨複合材料之氣體清淨複合模組2。氣體清淨複合模組2包含一載台30，載台30具有複數承載單元31，於載台30設有複數孔洞32，藉由孔洞32使得每一承載單元31連通載台30的相對的第一面33及第二面34。
於每一承載單元32中設置有氣體清淨複合材料1。氣體清淨複合材料1包括觸媒材料10及吸附材料20。
於載台30之第二面34之一側設有一觸媒作用模組40，用以與基材11之表面之觸媒12產生觸媒作用。觸媒作用模組40與觸媒作用模組的距離D等於或小於0.5公分。
如前所述，圖1所示的觸媒12可為光觸媒、熱觸媒或可產生觸媒作用的其他種類觸媒，因此觸媒作用模組40包括但不限於紫外線燈、加熱器。利用紫外線燈的光觸媒再生作用，或是加熱器的熱觸媒再生作用，都能使觸媒12再利用。
觸媒作用模組40的設置位置不限於圖2所示，可依實際所需設置於載台30的上方或下方，只要觸媒作用模組40所產生的紫外線或熱可作用於觸媒材料10即可。
氣體G1由載台30之第一面33流入各承載單元31並通過氣體清淨複合材料1時，氣體G1中的有害微粒(例如PM2.5)可被吸附材料20吸附，至於氣體G1中的有機物則可經由觸媒材料10與觸媒作用模組設置40的作用而被分解，因此由載台30相對於第一面33之第二面34流出的為乾淨氣體G2。
本發明提供的氣體清淨複合模組2設有複數承載單元31，每一承載單元31中可平均填充有顆粒狀的氣體清淨複合材料1，然本實施例是針對當氣體G1進入氣體清淨複合模組2的方向為水平方向之情況時，除此之外，亦可僅設置一個承載單元31，原則在於可平均填充氣體清淨複合材料1，對於氣體G1可提供均勻的吸附過濾以及觸媒過濾作用即可，且利用觸媒作用模組40可使觸媒12再生。
綜上所述，本發明所提供之氣體清淨複合材料及具有其之氣體清淨複合模組，其觸媒材料與吸附材料之總體積之間，或者，其觸媒材料與吸附材料之總重量之間，或者，觸媒材料的觸媒厚度，具有特殊的設計比例及數值，不僅結合了觸媒材料與吸附材料的氣體清淨效果，而且可提升氣體清淨效率、循環使用，且使用壽命長。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
1:氣體清淨複合材料
10:觸媒材料
11:基材
12:觸媒
20:吸附材料
2:氣體清淨複合模組
30:載台
31:承載單元
32:孔洞
33:第一面
34:第二面
40:觸媒作用模組設置
A1,A2:總體積
D:距離
G1:氣體
G2:乾淨氣體
T:厚度
W1,W2:總重量
圖1為本發明之氣體清淨複合材料之一實施例之結構示意圖。
圖2為本發明之氣體清淨複合模組之一實施例之結構示意圖。
1:氣體清淨複合材料
10:觸媒材料
11:基材
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20:吸附材料
T:厚度
Claims (7)
- 一種氣體清淨複合材料，包含：複數呈顆粒狀之觸媒材料，用以產生觸媒作用以分解氣體中的有機物，該觸媒材料係於基材之表面塗布觸媒所構成，該基材之表面之該觸媒之厚度等於或小於20微米，該觸媒材料粒徑界於6~50奈米(nm)之範圍，該基材包括吸附材料、非吸附材料；以及複數呈顆粒狀之吸附材料，用以吸附氣體中的微粒；其中，該觸媒材料的總體積為A1，該吸附材料的總體積為A2，A1：A2之比例介於1：6~1：20之間；該基材之表面之該觸媒之總重量為W1，該基材與該吸附材料的總重量為W2，W1/W2之比例介於5%~15%之間，該觸媒材料與該吸附材料之表面積比介於500-2000平方公尺/公克。
- 如請求項1之氣體清淨複合材料，其中該觸媒可為光觸媒、熱觸媒或可產生觸媒作用的其他種類觸媒。
- 如請求項1之氣體清淨複合材料，其中該吸附材料包括活性碳、沸石。
- 如請求項1之氣體清淨複合材料，其中該觸媒包括金(Au)、銀(Ag)或二氧化鈦(TiO2)。
- 一種具有請求項1至4中的其中一項之氣體清淨複合材料的氣體清淨複合模組，其包含：一載台，其具有至少一承載單元，該承載單元連通該載台的相對兩面，於該承載單元中設置有該氣體清淨複合材料；氣體由該載台之第一面流入該承載單元並通過該氣體清淨複合材料，再由該載台相對於該第一面之第 二面流出。
- 如請求項5之氣體清淨複合模組，其更包括一觸媒作用模組，該觸媒作用模組與該氣體清淨複合模組的距離等於或小於0.5公分。
- 如請求項5之氣體清淨複合模組，該觸媒作用模組包括紫外線燈、加熱器。
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