По мере того, как автомобили становятся более экономичными, выхлопные газы теряют меньше тепла, что затрудняет очистку выбрасываемых загрязняющих веществ. Исследователи из Университета Нью-Мексико (UNM) и Университета штата Вашингтон создали катализатор, способный уменьшать выбросы загрязняющих веществ при более низких температурах, характерных для современных двигателей.
Их работа, опубликованная на этой неделе в журнале Science, представляет новый способ создания более мощного катализатора с использованием меньшего количества платины, самого дорогого компонента катализаторов контроля выбросов.
Катализаторы были неотъемлемой частью дизельных и бензиновых двигателей с середины 1970-х годов, поскольку федеральные нормы призывали к сокращению угарного газа, углеводородов и оксидов азота. Каталитические нейтрализаторы преобразуют загрязняющие вещества в безопасные газы, такие как азот, углекислый газ и воду.
Исследователи из Университета Нью-Мексико, WSU и PNNL разработали улучшенный катализатор для каталитических нейтрализаторов, которые превращают загрязняющие вещества в транспортные средства в относительно безопасные формы азота, углекислого газа и воды. Исследователи решили сложную задачу разработки катализатора, который мог бы выдерживать температуру выхлопных газов двигателя почти до 750 градусов по Цельсию (около 1500 градусов по Фаренгейту) при высоких нагрузках двигателя. Тем не менее, катализатор все равно должен работать при запуске холодного двигателя и очищать выхлопные газы до достижения температуры 150 градусов по Цельсию, что более чем на 100 градусов по Цельсию меньше, чем в современных системах.
«Более низкие рабочие температуры во время холодного пуска связаны с повышением эффективности использования топлива в усовершенствованных двигателях внутреннего сгорания, что оставляет меньше энергии в выхлопных газах», - сказал Абхая Датье, выдающийся профессор кафедры химической и биологической инженерии UNM. соавтор исследования.
Недавние результаты стали результатом сотрудничества между исследовательскими группами во главе с Йонгом Ваном, который занимает совместную должность в Школе химической инженерии и биоинженерии Джина и Линды Войланд при Университете штата Вашингтон, а также в Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории, и катализа Датье. группа в Нью-Мексико.
Работа основана на исследовании, опубликованном в журнале Science в прошлом году, в котором группы Вана и Датье нашли новый способ улавливания и стабилизации отдельных атомов платины на поверхности оксида церия, широко используемого компонента в катализаторах контроля выбросов.. Так называемый одноатомный катализатор более эффективно использует платину, оставаясь при этом стабильным при высоких температурах. Платина обычно торгуется по цене, близкой к цене золота или даже превышающей ее.
В своей последней статье исследователи обработали катализатор паром при температуре 750 градусов по Цельсию, почти 1400 градусов по Фаренгейту. Это сделало и без того стабильный катализатор очень активным при низких температурах холодного пуска.
"Мы смогли справиться с задачами, связанными как с высокотемпературной стабильностью, так и с низкотемпературной активностью", - сказал Ван.