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研究人员开发出新催化剂 使天然气发动机排放物更清洁
文章来源:盖世汽车     点击数: 次     更新时间:2021-12-09 14:25

 据外媒报道,研究人员开发出一种新的催化剂。该催化剂采用独特的、原子大小的钯(Pd)氧化物“阀”,可与单个铂原子结合在一起,因此能够有效净化天然气,并使催化反应更能耐受水蒸气,从而减少排放的未燃烧甲烷量。通过采用该催化剂,天然气发动机排放物可以变得更加清洁,因此更适用于卡车、越野车和设备动力系统。

 

前瞻技术,钯氧化物“阀”,天然气发动机排放物,催化剂

 

(图片来源:Cortland Johnson, PNNL)

虽然天然气发动机比汽油或柴油发动机更清洁,如二氧化碳排放量减少约25%且颗粒污染更少,但由于其废气催化转化器在低温下效率不高,排放物中会含有未燃烧的甲烷。与当前技术相比,采用最新催化剂之后的反应速率明显提高。

华盛顿州立大学Voiland特聘教授、论文通讯作者之一Yong Wang表示:“能源效率的提高必须与后处理技术齐头并进。目前,从甲烷燃烧发电还不能使用最高效的燃烧技术。因此,尽管该方法有效,但仍有进一步提高效率的空间。”

虽然在美国的应用不是很广,但天然气发动机在其他国家的使用较为普遍,尤其是中国、伊朗和印度。由于天然气发动机的污染比柴油发动机低,因此被广泛用于城区的卡车和公共汽车。此外,天然气发动机还用于天然气行业,以运行数以千计的压缩机,将天然气泵送到人们的家中。

然而,这些以天然气为动力的车辆会排放未燃烧的甲烷,因为废气催化转化器在低温下效率不高。发动机工作效率越高,燃烧越清洁,排气温度就越低,催化剂在清除污染物方面的性能就越差。而发动机中未燃烧的甲烷是一种强效温室气体,比二氧化碳严重约25倍,会引起气候变化。

此外,甲烷燃烧的副产品之一是水,而传统催化剂在有水存在的情况下工作时表现不佳。更清洁的燃烧燃料最终会在去除污染物方面发挥作用。与通常使用的由氧化钯纳米粒子制成的催化剂相比,研究人员开发的筏子对水蒸气具有更好的耐受性,并具有更高的反应性。

UNM化学与生物工程系教授、论文通讯作者之一Abhaya K. Datye表示:“强结合的铂(Pt)可以作为添加金属原子的成核位点。使用捕获的Pt原子,我们能够证明Pt以及Pd氧化物二维筏的形成,改变了活性相的氧化态和反应性。”

UNM化学与化学生物学系教授Hua Guo表示:“我们的理论计算表明,筏子不容易解离水,从而抑制了水中毒在甲烷氧化催化中的不利影响。”

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