Bilim adamları hidrojen motorlarından kaynaklanan zararlı kirliliği azalttı

Ağır kamyonlara ve otobüslere güç sağlayabilir ve tarım ve arazi ekipmanları ile yedek güç jeneratörleri için uygun olup dizel motorlara daha temiz alternatifler sunar.

Ancak tamamen temiz değildir. Yüksek sıcaklıkta yanma işlemi sırasında nitrojen oksitler yayarlar. Azot oksitler atmosferdeki diğer bileşiklerle reaksiyona girerek zararlı ozon ve partikül madde oluşturur, akciğerlerimizi kötüleştirir ve uzun vadeli sağlık sorunlarına yol açar.

Neyse ki UC Riverside bilim insanları, katalitik konvertörlerinin verimliliğini artırarak hidrojen motorlarından kaynaklanan bu kirliliği önemli ölçüde azaltmanın düşük maliyetli bir yolunu keşfettiler.

Dergide belirtildiği gibi Doğa İletişimiAraştırmacılar, platinin katalitik konvertörlere zeolit ​​Y adı verilen oldukça gözenekli bir malzemeyle enjekte edilmesinin, nitrojen oksitler ve hidrojen arasındaki etkileşimleri önemli ölçüde arttırdığını ve bunları zararsız nitrojen gazı ve su buharına dönüştürdüğünü buldu.

Çalışma, zeolit ​​içermeyen bir katalitik konvertörle karşılaştırıldığında, 250°C motor sıcaklığında zararsız maddelere dönüştürülen NOx miktarının dört ila beş kat arttığını buldu. Sistem özellikle düşük sıcaklıklarda etkiliydi; bu, motorlar henüz nispeten soğukken ilk kez çalıştırıldığında kirlenmeyi azaltmak için çok önemliydi.

UCLA’nın Burns Mühendislik Okulu’nda kimya ve çevre mühendisliği alanında ilgili yazar ve doçent olan Fudong Liu, ayrıca bu teknolojinin hidrojen enjeksiyon sistemleriyle donatılmış dizel motorların neden olduğu kirliliği de azaltabileceğini açıkladı. Hidrojen enjeksiyonu, büyük dizel kamyonlar için seçici katalitik indirgeme sistemlerinde kullanılan enjeksiyon sistemlerine benzer olacaktır.

Zeolitler, esas olarak silikon, alüminyum ve oksijen atomlarından oluşan, iyi tanımlanmış bir kristal yapıya sahip, düşük maliyetli malzemelerdir. Geniş yüzey alanı ve tek tip gözenek ve kanallardan oluşan kafes benzeri 3 boyutlu çerçevesi, kirletici maddelerin daha verimli bir şekilde parçalanmasına olanak tanır.

Platini, daha geniş zeolit ​​bileşik ailesindeki sentetik bir tür olan zeolit ​​Y ile fiziksel olarak karıştıran araştırmacılar, hidrojenin yanma işlemi sırasında üretilen suyu etkili bir şekilde yakalayan bir sistem oluşturdular. Bu su açısından zengin ortam, nitrojen azaltma verimliliğini artırmanın anahtarı olan hidrojen aktivasyonunu teşvik eder.

Kaliforniya Üniversitesi’nde araştırma bilimcisi ve çalışmanın baş yazarı Shaohua Xie, zeolitin kendisinin bir katalizör olmadığını açıkladı. Bunun yerine su açısından zengin bir ortam yaratarak platin katalizörünün etkinliğini arttırır. Liping Liu, Ph.D. öğrencisi ve Virginia Tech’te doçent olan Hongliang Chen, yeni katalizör sisteminin teorik modellemesi yoluyla bu kavramı doğruladılar.

Shih, “Bu kavram diğer zeolit ​​türleri için de geçerli olabilir” diye ekledi. “Bu küresel bir strateji.”

Liu, kirliliği azaltma yönteminin nispeten basit olduğunu vurguladı.

Liu, “Diğer karmaşık kimyasal veya fiziksel süreçleri kullanmamıza gerek yok” dedi. “İki malzemeyi (platin ve zeolit) birlikte karıştırıyoruz, reaksiyonu gerçekleştiriyoruz ve ardından aktivite ve seçicilikteki iyileşmeyi görüyoruz.”

UCR’den Liu, Toz, bağlayıcı bileşiklerle birlikte kalın bir sıvı bulamaca dönüştürüldü ve tipik katalitik konvertörlerin içindeki bal peteği yapılarına uygulandı. Ulusal Sinkrotron Işık Kaynağı II veya NSLS-II’den bilim adamları ve Upton, New York’taki Brookhaven Ulusal Laboratuvarı da işbirlikçiydi.

Liu ve Xie, çalışmayı finanse eden BASF’nin beklemede olan patentin konusu olan teknolojiyi ticarileştirmesini bekliyor.

Xie, “Gurur duyuyoruz” dedi. “NOx emisyonlarını kontrol altına almak için yeni bir teknoloji geliştirdik ve bunun harika bir teknoloji olduğunu düşünüyoruz.”