Die Gruppe von Prof. Zhang Jian vom Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering der Chinesischen Akademie der Wissenschaften hat in Zusammenarbeit mit der Gruppe von Prof. Zhang Zhaoliang von der Universität Jinan eine neuartige Elektrifizierungsstrategie entwickelt, um die Leistung bei der Entfernung von NOx-Schadstoffen bei niedrigen Temperaturen zu verbessern.
Die Studie wurde veröffentlicht in Umweltwissenschaft und -technologie.
Die Reduzierung der NOx-Speicherung (NSR) ist ein vielversprechender Ansatz zur Kontrolle der NOx-Emissionen von Dieselfahrzeugen und damit zur Bewältigung der wachsenden globalen Energiekrise und des Klimawandels.
Allerdings liegen die Abgastemperaturen aufgrund der Verbesserung der Motortechnologien und des häufigen Leerlaufs im Straßenverkehr meist unter 250 °C, was für eine katalytische NOx-Umwandlung zu niedrig ist.
Um dieses Problem anzugehen, entwickelten die Forscher eine neuartige elektrifizierte NSR-Strategie. Als leitfähige Katalysatoren dienen Pt- und K-kogetragene antimondotierte Zinnoxide (Pt-K/ATO). Unter Verwendung von C3H6 als Reduktionsmittel wurde eine geringe Eingangsleistung (0,5–4 W) an den Katalysator angelegt, um NSR-Reaktionen auszulösen.
Mit dieser Strategie wurde die Zündtemperatur für 10 % NOx-Umwandlung auf 165 °C gesenkt, was fast 100 °C niedriger ist als beim herkömmlichen thermischen Gegenstück.
Um die Leistungskonfiguration zu optimieren, wurde die kraftstoffarme Leistung reduziert, was zu einer Steigerung der maximalen Energieeffizienz um 23 % führte.
Darüber hinaus wird gezeigt, dass die elektrisch angetriebene Freisetzung von Gittersauerstoff aus den Katalysatoren eine entscheidende Rolle bei den NSR-Reaktionen spielt, einschließlich der Förderung der NO-Oxidation für die NOx-Adsorption, der O2-Entwicklung für die NOx-Desorption sowie der C3H6-Aktivierung für die NOx-Reduktion und somit eine erhebliche Verbesserung die NSR-Leistung.
Wie in früheren Arbeiten der Forschungsgruppe berichtet, wurde dieser Effekt auch auf die katalytische Rußverbrennung angewendet, was seine gewisse Universalität demonstriert.
Diese Elektrifizierungsstrategie kann Aufschluss über das Design von Hybridfahrzeugen geben, insbesondere über die Entwicklung elektronischer Steuergeräte, da die elektrische Leistungsaufnahme in Echtzeit angepasst werden kann, um die Abgasschadstoffe zu reduzieren.
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Xueyi Mei et al., Elektrifizierungsverstärkte Niedertemperatur-NOx-Speicherung–Reduktion auf mit Pt und K unterstützten Antimon-dotierten Zinnoxiden, Umweltwissenschaft und -technologie (2023). DOI: 10.1021/acs.est.3c05354