2007年4月30日
一种由argonne.研究人员可以帮助柴油卡车制造商消除柴油排气的有害氮氧化物排放。
该技术 - 具有待教者的专利 - 似乎很有希望多个大型和小公司对许可兴趣进行兴趣并与Argonne研究人员一起扩大技术并将其带到市场上。Argonne研究员Christopher Marshall是这项技术的开发人员之一，相信两到三年内可能有商业上可用的产品。
氮氧化物 - 集体称为“NOx” - 有助于烟雾，酸雨和全球变暖。然而，它们是从柴油排气中消除的最困难的污染物之一。例如，许多减少NOx导致不希望的微粒排放产生的技术。
在阿贡化学工程部工作的马歇尔说:“对于柴油发动机，我们设想制造商在排气管道中放置陶瓷催化反应器，在那里它们将氮氧化物转化为氮。”氮(N2)是一种无害的气体，占地球大气的80%以上。
马歇尔说:“我们最有前途的柴油发动机催化剂是外涂层氧化铈的Cu-ZSM-5。”Cu-ZSM-5是一种微孔结构内附着铜离子的沸石。沸石是石油工业中常用的催化剂。
他说，那些以前使用Cu-ZSM-5和类似催化剂的人发现，它们在去除柴油尾气中的氮氧化物方面表现不佳。它们需要比普通柴油排气温度更高的温度，而且在水蒸气存在的情况下也不能很好地工作，而水蒸气几乎总是存在于发动机排气中。
借助Argonne的高级光子源来分析各种催化剂的结构和性能，Marshall在Argonne的组开发了一种允许Cu-ZSM-5和类似催化剂来克服这些困难的添加剂。
“我们的新氧化铈添加剂，”马歇尔说，“是使其工作的突破。当它与Cu-ZSM-5结合时，所得催化剂在正常排气温度下工作，实际上比水蒸气更有效。用瘦燃料空气混合物，它消除了多达95-100％的NOx排放。“
阿贡的新催化剂还避免了与氨有关的问题，氨是其他催化剂使用的还原剂。阿贡催化剂使用的柴油已经在船上，因此不需要额外的油箱。
“另一种技术是氨选择性催化还原，使用一种叫做尿素的材料作为氨源，”马歇尔说。“氨是有毒的，除非在这个过程中全部转化，否则剩余的氨就会被释放到大气中。虽然一些欧洲柴油制造商正在采用尿素方法，但美国柴油制造商正在寻找替代品。”由于使用这种新型催化剂的系统不需要车上的尿素储罐，而是使用车上的柴油作为还原剂，因此这种新型催化剂被认为更安全、更节能。
美国制造商的另一种选择是使用NOx陷阱。这些是基于铂的系统，如果他们没有与硫接触，那么在大多数商业柴油燃料中存在。由于氩气发制催化剂没有铂，因此燃料传承硫的速度较小。
Marshall表示，氩气催化剂已经过测试，并良好地进行了许多柴油和柴油型燃料，包括标准柴油，合成柴油，生物柴油和JP8，这是由军队优先的喷射燃料。在这些测试中表现良好，下一步是将催化剂进行发动机测试。这将在Argonne的柴油发动机测试设施很快举行。马歇尔预计这些试验将显示除其他优势外，氩气催化剂的预期寿命比目前市场上的其他催化剂更高。
马歇尔和他的同事也在合作与化学工程师的燃料电池研究组。马歇尔表示，使用该组开发的改革者可以为催化剂提供更好的燃料。“我们的催化剂已经运作良好，但它将使用改革者生产的较小碳氢化合物更好。这样的较小碳氢化合物更好。这样的合作和访问argonne的独特设施，让我们能够以任何其他地方无法完成的方式在项目中共同努力，“ 他说。