Công nghệ nano hiện nay - Thông cáo báo chí: Chất xúc tác mới có thể cắt giảm đáng kể tình trạng ô nhiễm khí mê-tan từ hàng triệu động cơ: Các nhà nghiên cứu chứng minh cách loại bỏ khí nhà kính mạnh khỏi khí thải của động cơ đốt cháy khí tự nhiên.

Được xuất bản lại bởi Plato

Người theo dõi: 0

Trang Chủ > Ấn Bản > Chất xúc tác mới có thể cắt giảm đáng kể tình trạng ô nhiễm khí mê-tan từ hàng triệu động cơ: Các nhà nghiên cứu chứng minh cách loại bỏ khí nhà kính mạnh ra khỏi khí thải của động cơ đốt khí tự nhiên.

Các chất xúc tác ngày nay để loại bỏ khí metan chưa cháy hết khỏi khí thải động cơ chạy bằng khí tự nhiên hoặc không hiệu quả ở nhiệt độ khởi động thấp hoặc bị hỏng ở nhiệt độ vận hành cao hơn. Một chất xúc tác đơn nguyên tử mới được Phòng thí nghiệm Máy gia tốc Quốc gia SLAC và Đại học Bang Washington phát triển có thể giải quyết cả hai vấn đề này và loại bỏ 90% khí mê-tan. Hình minh họa này mô tả từng nguyên tử palladium (màu trắng) loại bỏ khí metan (bong bóng trắng) trên bề mặt chất xúc tác. TÍN DỤNG Cortland Johnson/Phòng thí nghiệm quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương

Các chất xúc tác ngày nay để loại bỏ khí metan chưa cháy khỏi khí thải động cơ chạy bằng khí tự nhiên hoặc không hiệu quả ở nhiệt độ khởi động thấp hoặc bị hỏng ở nhiệt độ vận hành cao hơn. Một chất xúc tác đơn nguyên tử mới được Phòng thí nghiệm Máy gia tốc Quốc gia SLAC và Đại học Bang Washington phát triển có thể giải quyết cả hai vấn đề này và loại bỏ 90% khí mê-tan. Hình minh họa này mô tả từng nguyên tử palladium (màu trắng) loại bỏ khí metan (bong bóng trắng) trên bề mặt chất xúc tác. TÍN DỤNG
Cortland Johnson/Phòng thí nghiệm quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương

Tóm tắt:
Các nguyên tử palladium riêng lẻ được gắn trên bề mặt chất xúc tác có thể loại bỏ 90% khí metan chưa cháy hết khỏi khí thải động cơ khí tự nhiên ở nhiệt độ thấp, các nhà khoa học báo cáo hôm nay trên tạp chí Nature Catalysis.

Chất xúc tác mới có thể cắt giảm đáng kể ô nhiễm khí mê-tan từ hàng triệu động cơ: Các nhà nghiên cứu chứng minh một cách để loại bỏ khí nhà kính mạnh khỏi khí thải của động cơ đốt khí đốt tự nhiên.

Công viên Menlo, CA | Đăng vào ngày 21 tháng 2023 năm XNUMX

Họ cho biết, mặc dù cần phải thực hiện nhiều nghiên cứu hơn nhưng tiến bộ trong xúc tác nguyên tử đơn có khả năng làm giảm lượng khí thải mêtan, một trong những loại khí nhà kính tồi tệ nhất, giữ nhiệt ở mức gấp khoảng 25 lần tốc độ carbon dioxide.

Các nhà nghiên cứu từ Phòng thí nghiệm Máy gia tốc Quốc gia SLAC của Bộ Năng lượng và Đại học Bang Washington đã chỉ ra rằng chất xúc tác loại bỏ khí mê-tan khỏi khí thải động cơ ở cả nhiệt độ thấp hơn nơi động cơ khởi động và nhiệt độ cao hơn nơi chúng hoạt động hiệu quả nhất nhưng chất xúc tác thường bị hỏng.

Yong Wang, Giáo sư Regents tại Trường Kỹ thuật Hóa học và Kỹ thuật Sinh học Gene và Linda Voiland của WSU, đồng thời là một trong bốn người, cho biết: “Đó gần như là một quá trình tự điều chỉnh giúp vượt qua một cách kỳ diệu những thách thức mà con người đang phải đấu tranh – không hoạt động ở nhiệt độ thấp và không ổn định ở nhiệt độ cao”. tác giả chính trên bài báo.

Nguồn ô nhiễm khí mê-tan ngày càng tăng

Động cơ chạy bằng năng lượng khí đốt tự nhiên được sử dụng trên 30 triệu đến 40 triệu xe trên toàn thế giới và phổ biến ở Châu Âu và Châu Á. Ngành công nghiệp khí đốt tự nhiên cũng sử dụng chúng để chạy máy nén khí bơm khí đốt đến nhà người dân. Chúng thường được coi là sạch hơn động cơ xăng hoặc diesel, tạo ra ít ô nhiễm carbon và hạt hơn.

Tuy nhiên, khi động cơ chạy bằng khí đốt tự nhiên khởi động, chúng thải ra khí metan không cháy hết, giữ nhiệt vì bộ chuyển đổi xúc tác của chúng không hoạt động tốt ở nhiệt độ thấp. Các chất xúc tác loại bỏ khí mê-tan ngày nay hoặc không hiệu quả ở nhiệt độ khí thải thấp hơn hoặc chúng bị phân hủy nghiêm trọng ở nhiệt độ cao hơn.

“Có xu hướng sử dụng khí đốt tự nhiên rất lớn, nhưng khi bạn sử dụng nó cho động cơ đốt trong, sẽ luôn có khí tự nhiên không cháy hết từ ống xả và bạn phải tìm cách loại bỏ điều đó. Nếu không, bạn sẽ gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu nghiêm trọng hơn,” đồng tác giả Frank Abild-Pedersen, nhà khoa học của SLAC và đồng giám đốc Trung tâm Xúc tác và Khoa học Giao diện SUNCAT của phòng thí nghiệm, được điều hành cùng với Đại học Stanford, cho biết. “Nếu bạn có thể loại bỏ 90% khí mê-tan khỏi khí thải và giữ cho phản ứng ổn định thì điều đó thật tuyệt vời.”

Wang cho biết thêm, chất xúc tác với các nguyên tử đơn lẻ của kim loại có hoạt tính hóa học được phân tán trên một giá đỡ cũng sử dụng mọi nguyên tử của kim loại quý và đắt tiền.

“Nếu bạn có thể làm cho chúng phản ứng mạnh hơn,” anh ấy nói, “đó chính là lớp kem trên bánh.”

Sự giúp đỡ bất ngờ từ một người gây ô nhiễm

Trong nghiên cứu của mình, các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng chất xúc tác của họ được làm từ các nguyên tử palladium đơn lẻ trên oxit xeri hỗ trợ loại bỏ hiệu quả khí metan khỏi khí thải động cơ, ngay cả khi động cơ mới khởi động.

Họ cũng phát hiện ra rằng một lượng nhỏ carbon monoxide luôn có trong khí thải động cơ đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành các vị trí hoạt động linh hoạt cho phản ứng ở nhiệt độ phòng. Carbon monoxide đã giúp các nguyên tử riêng lẻ của palladium di chuyển để tạo thành các cụm hai hoặc ba nguyên tử có khả năng phá vỡ các phân tử metan một cách hiệu quả ở nhiệt độ thấp.

Sau đó, khi nhiệt độ khí thải tăng lên, các cụm vỡ ra thành các nguyên tử đơn lẻ và phân tán lại, do đó chất xúc tác ổn định nhiệt. Quá trình thuận nghịch này cho phép chất xúc tác hoạt động hiệu quả và sử dụng mọi nguyên tử palladium trong suốt thời gian động cơ hoạt động – kể cả khi động cơ bắt đầu nguội.

Christopher Tassone, nhà khoa học của SLAC, cho biết: “Chúng tôi thực sự có thể tìm ra cách giữ cho chất xúc tác palladium được hỗ trợ ổn định và có hoạt tính cao, đồng thời nhờ chuyên môn đa dạng trong nhóm nên chúng tôi có thể hiểu được lý do tại sao điều này lại xảy ra”.

Các nhà nghiên cứu đang nỗ lực cải tiến hơn nữa công nghệ xúc tác. Họ muốn hiểu rõ hơn tại sao palladium hoạt động theo một cách trong khi các kim loại quý khác như bạch kim lại hoạt động khác.

Nghiên cứu này còn một chặng đường dài trước khi được đưa vào ô tô, nhưng các nhà nghiên cứu đang cộng tác với các đối tác trong ngành cũng như với Phòng thí nghiệm quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương của DOE để đưa công trình này tiến gần hơn đến thương mại hóa.

Cùng với Wang, Abild-Pedersen và Tassone, Dong Jiang, cộng tác viên nghiên cứu cấp cao tại Trường Voiland của WSU, cũng dẫn đầu công việc. Công trình này được Văn phòng Khoa học DOE tài trợ và bao gồm nghiên cứu được thực hiện tại Nguồn sáng bức xạ Synchrotron Stanford (SSRL) của SLAC, Nguồn Photon nâng cao (APS) của Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne và Trung tâm máy tính khoa học nghiên cứu năng lượng quốc gia (NERSC), tất cả đều Cơ sở vật chất dành cho người dùng của Văn phòng Khoa học DOE.

Bài viết này đã được chuyển thể từ một thông cáo báo chí được viết bởi Đại học Bang Washington.

####

Giới thiệu về Phòng thí nghiệm Máy gia tốc Quốc gia DOE / SLAC
SLAC là một phòng thí nghiệm đa chương trình sôi động khám phá cách vũ trụ hoạt động ở quy mô lớn nhất, nhỏ nhất và nhanh nhất, đồng thời phát minh ra các công cụ mạnh mẽ được các nhà khoa học trên toàn cầu sử dụng. Với nghiên cứu bao gồm vật lý hạt, vật lý thiên văn và vũ trụ học, vật liệu, hóa học, khoa học sinh học và năng lượng và máy tính khoa học, chúng tôi giúp giải quyết các vấn đề trong thế giới thực và thúc đẩy lợi ích của quốc gia.

SLAC được điều hành bởi Đại học Stanford cho Văn phòng Khoa học của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ. Văn phòng Khoa học là đơn vị hỗ trợ lớn nhất cho nghiên cứu cơ bản trong khoa học vật lý ở Hoa Kỳ và đang làm việc để giải quyết một số thách thức cấp bách nhất của thời đại chúng ta.

Để biết thêm thông tin, xin vui lòng bấm vào tại đây

Liên hệ:
Glennda Chui
Phòng thí nghiệm máy gia tốc quốc gia DOE / SLAC
Văn phòng: 510-507-2766

Nếu bạn có một bình luận, xin vui lòng Liên hệ chúng tôi.

Các tổ chức phát hành tin tức, không phải 7th Wave, Inc. hay Nanotech Now, chỉ chịu trách nhiệm về tính chính xác của nội dung.

Bookmark: