英國研發高效催化轉化器降低車輛有毒排放

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  據外媒報道,英國利茲大學(the University of Leeds)的科學家們正在研究金星大氣中的氣體,以研發出新一代成本更低、效率更高的催化轉化器。根據研究成果,研究人員們打造了一種合成化合物,可用于降低柴油機尾氣中一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)等有毒氣體排放量。

  汽車尾氣會導致城鎮內的空氣質量很差,最近,英國公共衛生部(Public Health England)的一份報告預計,每年都有2.8萬至3.6萬人因長期暴露在空氣污染中而死亡。

  大多數內燃機的排氣管都配備了催化轉化器,可使用催化劑,促進廢氣發生化學變化,從而降低有毒氣體和污染物的排放量。就柴油發動機而言,就是將一氧化碳和氮氧化物轉化成危害更小的排放物。目前,全球都在針對柴油發動機加緊立法。

  不過,目前的技術還有很多局限性。很多系統都采用昂貴的鉑族金屬,除非發動機很熱,高達150度時,否則催化劑和轉化器并不會總是有效。因此,在城市區域中,由于汽車移動速度慢,有時還會處于靜止狀況,或者發動機剛剛啟動時,催化劑和轉化器根本不會工作。

  為此,利茲大學的研究人員展示了一款新技術,該技術在溫度較低時仍然有效。研究人員在研究了金星大氣中二氧化碳行為的基本問題后,開始研究上述想法。

  考慮到金星離太陽很近,研究人員想知道,為何金星大氣中的二氧化碳含量很高。根據光化學原理,二氧化碳可以分解為一氧化碳和氧氣。該項目負責人、利茲大學化學學院研究員Alexander James博士表示,一定還有另一個過程在將一氧化碳和氧氣轉化為二氧化碳。

  該研究小組將注意力集中在金星大氣中的一種隕石物質——鐵硅酸鹽所起的作用上,最后得出結論,鐵硅酸鹽一定起到了催化劑的作用,能夠將一氧化碳和氧氣原子重新結合。對于催化轉化器而言,利用一氧化碳和氧氣打造二氧化碳的工藝是其關鍵功能之一。

  不過,利茲大學研究團隊想知道是否可以更進一步,是否可以基于鐵硅酸鹽制成合成材料,其中鐵硅酸鹽作為催化劑,將氮氧化物轉化為氮氣和氧氣。在科學技術設施委員會(the Science and Technologies Facilities Council)的資助下,科學家們研發了一種概念驗證合成化合物。目前,科學家們正在研究方法,以量產該化合物。

  James博士表示:“我們發現,我們研究的合成材料可作為高效催化劑,實現一氧化碳氧化和氮氧化物還原。目前,市場迫切需要改變催化轉化器所使用的技術,以更好地降低有害排放、降低生產成本。盡管到2030年,一些國家可能會停止出售新款柴油車,但在此之后的很長一段時間內,柴油發動機仍將繼續使用。公交車、火車、輪船等交通工具也會使用柴油發動機,微型電網發電應用也會將柴油發動機作為備用電源,因此,仍需要高效的催化轉化器技術。”

  目前,利茲大學已經為該款合成化合物申請了專利,研究人員還在與該大學商業化團隊合作,以研發技術,可以將該化合物授權給工業使用。

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