Geavanceerde multifunctionele katalysator maakt gelijktijdige verwijdering van fijne stofvoorlopers mogelijk

Een onderzoeksteam, geleid door professor Seungho Cho bij het Department of Materials Science and Engineering bij UNIST, heeft een nieuwe katalysator onthuld voor de effectieve en gelijktijdige verwijdering van stikstofoxiden (nee_X), koolmonoxide (CO), ammoniak (NH₃), voorlopers van de vorming van fijne stof.

Deze doorbraak is het resultaat van samenwerkingsonderzoek met Dr. Hong-Dae Kim van het Korea Institute of Industrial Technology (Kitech) en Dr. Wang Young Kim van het Korea Institute of Energy Research (Kier). De studie is gepubliceerd in het dagboek ACS nano.

Vooral wat betreft is nee_Xmet de wereldwijde emissies die zijn gestegen tot ongeveer 100 miljoen ton per jaar, waardoor aanzienlijke toxiciteitsrisico’s zijn en strengere milieuvoorschriften aanleiding hebben gedaan. Om dergelijke emissies te verminderen, NH₃ wordt geïntroduceerd als een reductiemiddel om schadelijke NO te converteren_X in onschadelijk stikstofgas (n₂) via een chemische reactie vergemakkelijkt door katalysatoren.

Overtollige NH₃ Dat wordt niet vrijgegeven aan de reactie. Om dit aan te pakken, wordt meestal een tweede katalysator gebruikt om resterende NH te verwijderen₃ Door het te reageren met CO in de uitlaatgassen. Deze conventionele aanpak vereist twee soorten katalysatoren, die minder economisch zijn en meer ruimte vereist.

De nieuw ontwikkelde katalysator, gebaseerd op een koper -nikkel -aluminium (Cu – Ni – Al) gemengd metaaloxide (MMO), voert effectief de functies van beide katalysatoren uit, waardoor de gelijktijdige verwijdering van alle drie voorlopers mogelijk is. Het bereikte een indrukwekkende conversiepercentages van 93,4% voor nee_X100% voor CO en 91,6% voor NH₃met een stikstofselectiviteit van 95,6%. Hoge selectiviteit geeft aan dat schadelijke bijproducten, zoals stikstofoxide (n₂O), worden geminimaliseerd.

Het onderzoeksteam identificeerde ook de optimale gasmengselverhouding om de katalytische prestaties te maximaliseren. Ze hebben de reactiemechanismen voor het eerst achter de gelijktijdige reductie opgehelderd en de optimale NH voorgesteld₃ Injectieverhouding in omgevingen met fluctuerende CO -niveaus.

Bovendien gevalideerde het team de prestaties van de Cunial -MMO nanostructuurkatalysator voor commercialisering in praktische gelijktijdige verwijderingsreactie (SRR) -toepassingen in verschillende industrieën. In deze omgevingen gaan poederkatalysatoren aanzienlijke uitdagingen tegen, waaronder ernstige drukval en sinteren als gevolg van hoge stroomsnelheden in industriële omgevingen.

Om deze problemen aan te pakken, werd de katalysator in massa geproduceerd en gecoat op het oppervlak van een glasvezelplaat. Deze benadering zorgt ervoor dat de katalysator de veeleisende omstandigheden kan weerstaan ​​met behoud van hoge conversiepercentages tijdens prestatietests.

Bovendien gevalideerde het team de prestaties van de Cunial -Mmo nanostructuurkatalysator voor commercialisering. Ondanks de uitdagingen waarmee poederkatalysatoren worden geconfronteerd, zoals ernstige drukval en sinteren bij hoge stroomsnelheden tijdens testen onder reële industriële omstandigheden, vertoonden de katalysatoren duurzaamheid en bereikten ze hoge katalytische conversiepercentages, wat hun potentieel benadrukt voor de gelijktijdige verwijdering van NO van NO._XCO en NH₃ in verschillende industrieën.

Professor Cho verklaarde: “De ontwikkelde katalysator werkt efficiënt bij een relatief lage temperatuur van 225 ° C en vertoont uitstekende prestaties in zijn gevormde vorm, waardoor commercialisering veelbelovend wordt.”