Forskere finder bisulfater, der begrænser effektiviteten af ​​dieselmotorkatalysatorer

Et team af forskere fra Yale-NUS College, i samarbejde med forskere i Sverige, har fundet ud af, at bisulfatarter i udstødningsstrømmen er stærkt forbundet med at formindske effektiviteten af ​​udstødningsrensningskatalysatorer i dieselmotorer. Deres resultater baner vejen for at syntetisere mere svovltolerante katalysatorer og udvikle regenereringsstrategier for katalysatorsystemer på dieseldrevne fragtkøretøjer. Dette kan føre til lavere emission af meget giftige nitrogenoxider fra dieselmotorer, dermed reducere forureningen.

Yale-NUS College postdoc-stipendiater Susanna Liljegren Bergman og Vitaly Mesilov, bachelorforsker Xiao Yang (klasse 2021), og professor i naturvidenskab (kemi) Steven Bernasek, udførte denne forskning. De arbejdede med samarbejdspartnere Sandra Dahlin og professor Lars Pettersson i Sverige, og Dr. Xi Shibo ved Singapore Synchrotron Light Source fra National University of Singapore. De brugte in-situ temperaturafhængig Cu K-kant røntgenabsorptionsspektroskopi til at analysere præcis, hvordan svovloxider påvirker kobber-udvekslede chabazit-ramme (Cu-CHA) katalysatorer.

Katalysatorer sammensat af kobber-udvekslede zeolitter med en chabazit-ramme (Cu-CHA) er i øjeblikket det mest effektive middel til at sænke emissionen af ​​meget giftige nitrogenoxider fra dieselmotorer. Imidlertid, tidligere undersøgelser viste, at Cu-CHA-katalysatorers effektivitet reduceres med svovloxider, der også findes i dieseludstødning, hvilket udgør et problem, da katalysatorerne bliver mindre effektive til at forhindre nitrogenoxider i at slippe ud i atmosfæren. I dette studie, forskerne fandt ud af, at katalysatorers effektivitet i dieselmotorer er mest påvirket af tilstedeværelsen eller dannelsen af ​​bisulfater i udstødningsstrømmen. En forståelse af den kemiske mekanisme for, hvordan katalysatorer i dieselmotorer påvirkes af svovloxider i dieseludstødningen, ville muliggøre udviklingen af ​​mere effektive katalysatorer, der kunne reducere emissionen af ​​nitrogenoxider fra dieselmotorer.

Med større indsigt i, hvordan sulfater påvirker katalysatorer, Der kan fremover arbejdes på at undersøge, hvordan de negative effekter kan afbødes. Derudover resultaterne vedrørende sulfater kan også anvendes på andre undersøgelser af virkningen af ​​fosfor og fosforoxider, findes i biodiesel, på katalysatorydelse. Dette kunne føre til skabelsen af ​​mere effektive katalysatorer til biodieseldrevne motorer.

Prof Bernasek sagde, "Resultaterne af denne grundlæggende forskning i mekanismerne for katalysatordeaktivering danner grundlaget for udvikling af nye katalysatorer og nye katalysatorregenereringsprotokoller. Mere effektive og robuste udstødningsrensningskatalysatorer gavner miljøet ved at reducere emissionen af ​​nitrogenoxider og muliggøre brugen af ​​mere effektive motorer, at reducere den samlede kulstofemission. Dette er med til at reducere virkningen af ​​den fortsatte kortsigtede brug af fossile brændstoffer, og fremskynde vores overgang til CO2-neutrale biobrændstoffer."