加州大学河滨分校发现低成本方法 可以减少氢发动机有害污染

盖世汽车讯 氢燃料内燃机可以为重型卡车和公共汽车等提供动力，而且不会产生碳排放，为柴油发动机提供了更清洁的替代品。然而，它们并不是完全清洁的燃料，在高温燃烧过程中会排放氮氧化物，而氮氧化物与大气中的其他化合物发生反应，形成有害的臭氧和细颗粒物，可能对人们的肺部产生影响，从而导致长期健康问题。

（图片来源：加州大学河滨分校）

据外媒报道，加州大学河滨分校（UC Riverside）的研究人员发现了一种低成本方法，通过提高催化转化器的效率，可以明显减少氢发动机造成的污染。

研究人员在催化转化器中将一种名为Y型沸石的高多孔材料与铂相混合，从而大幅促进氮氧化物和氢之间的反应，将它们转化为无害的氮气和水蒸气。

研究发现，与不使用沸石的催化转化器相比，在发动机温度为250摄氏度时，转化为无害物质的氮氧化物数量增加了4-5倍。该系统在较低温度下尤其有效，这对于在发动机首次启动且温度相对较低时减少污染十分重要。此外，该技术还可以减少配备氢喷射系统的柴油发动机的污染。这类似于大型柴油卡车的选择性催化还原系统中使用的喷射系统。

沸石是一种低成本材料，具有明确的晶体结构，主要由硅、铝和氧原子组成。它们的表面积大，三维笼状框架具有均匀的孔隙和通道，支持更有效地分解污染物。通过将铂与Y型沸石（一种来自更广泛的沸石化合物家族的合成类型）物理混合，研究人员创造了一个系统，可以有效地收集氢燃烧过程中产生的水。这种富水环境可以促进氢活化，是提高氮还原效率的关键。

研究人员Shaohua Xie表示，沸石本身并不是催化剂。相反，它通过创造富水环境来提高铂催化剂的有效性。博士生Liping Liu和弗吉尼亚理工大学（Virginia Tech）副教授Hongliang Xin通过对新催化剂体系的理论建模进一步验证了这一概念。Xie补充说：“这个概念也适用于其他类型的沸石，这是一种通用策略。”

Liu强调，这种减少污染的方法相对简单。“这不需要使用复杂的化学过程或其他物理过程。我们只是将铂和沸石这两种材料混合在一起进行反应，然后就可以看到活性和选择性提高。”

UCR研究人员将铂粉和Y型沸石混合在一起，并将它们提供给巴斯夫环境催化剂和金属解决方案（ECMS）的合作人员Yuejin Li。该粉末与结合化合物一起制成浓稠的液浆，并被用在原型催化转化器内的蜂窝结构上。布鲁克海文国家实验室国家同步加速器光源II（简称NSLS-II）的研究人员也是合作者。

研究人员希望，资助这项研究的巴斯夫（BASF）能将这项技术商业化。目前，这种控制氮氧化物排放的新技术正在申请专利。