Nulemissionsdieselforbrænding ved hjælp af et ikke-ligevægtsplasma-assisteret MnO2-filter

Dieselmotorer er meget udbredt i landbrugsmaskiner, køretøjer og skibe på grund af deres høje termiske effektivitet. Svovlen i dieselbrændstof oxideres til svovldioxid ved forbrænding. Denne svovldioxid skader ikke kun menneskers sundhed, men forårsager også deaktivering af de katalysatorer, der bruges til at behandle NO _x i udstødningsstrømmen.

Dette problem kan løses ved at bruge svovlfri brændstoffer baseret på biomasse eller ren kulteknologi, eller ved at installere et afsvovlingsfilter for at fjerne svovloxider opstrøms for NO _x katalysator. Forskere ved Kanazawa-universitetet har udviklet en plasma-assisteret MnO ₂ filter, der producerer udstødning fri for NO _x også _x . Denne teknologi øger afsvovlingsegenskaberne af MnO ₂ med aktiviteten af ​​ozon fra et atmosfærisk tryk ikke-ligevægtsplasma (figur 1). Aktiverede kemiske arter (O ₃ , OH radikaler, osv.), der er til stede i plasmaet, fremmer afsvovlings- og denitreringsreaktioner.

MnO ₂ reagerer med svovl og nitrogenoxider for at producere sulfater og nitrater, henholdsvis. Samspillet mellem SO ₂ og nej ₂ forringer ydeevnen af ​​MnO ₂ katalysatorer til at eliminere begge arter. Prof Huang fra Guangzhou Institute of Energy Conversion analyserede MnO2-katalysatormaterialet efter eksponering for simuleret udstødningsgas indeholdende både SO ₂ og nej ₂ og fandt, at der blev produceret både mangannitrat og mangansulfat.

Vi evaluerede virkningen af ​​ozon på ydeevnen af ​​katalysatoren for SO ₂ og nej ₂ fjernelse (figur 2). Et atmosfærisk tryk ikke-ligevægtsplasma blev genereret ved den dielektriske barriereudladningsmetode. Katalysatorens ydeevne ved at eliminere både SO ₂ og nej ₂ blev forbedret ved indførelse af ozon ved en lav koncentration på omkring 50 ppm. Forbedringen i NO ₂ eliminering var særligt bemærkelsesværdig. Indførelsen af ​​ozon ser ud til at give en reaktion til at reducere nitrogenoxider til nitrogen. I det indledende stadium af reaktionen, over 99 % af SO ₂ og nej ₂ blev fjernet fra udstødningsstrømmen. Forskerne fra Kanazawa University, ledet af Yugo Osaka, demonstrerede for første gang, at nul-emissioner af NO _x kan opnås selv i nærvær af svovloxider ved at bruge en plasma-assisteret MnO ₂ filter. Det plasma-assisterede filter ser ud til at øge elimineringen af ​​SO ₂ på grund af SO ₃ generering og også reducere nitrogenoxider til nitrogen.

Disse resultater forventes at være bredt anvendelige til rensning af udstødning fra dieselmotorer, der anvender svovlholdigt brændstof. Vi har klarlagt den mekanisme, hvormed induktionen af ​​ikke-ligevægtsplasmaet øger ydeevnen af ​​MnO ₂ filter. Vi håber at anspore til yderligere udvikling af plasma-assisteret MnO ₂ filtre og giver dermed mulighed for at bruge en større mangfoldighed af brændstoffer uden at påvirke luftkvaliteten negativt.