เครื่องฟอกไอเสียเชิงเร่งปฏิกิริยาในอนาคตอาจให้ผลตอบแทนที่คุ้มค่ามากขึ้น
โดย:
SD
[IP: 37.46.115.xxx]
เมื่อ: 2023-04-28 15:21:28
เครื่องฟอกไอเสียจะเปลี่ยนก๊าซที่เป็นอันตรายจากไอเสียของรถยนต์ รวมทั้งคาร์บอนมอนอกไซด์และมลพิษอื่นๆ ให้กลายเป็นไอน้ำและผลพลอยได้อื่นๆ ที่ปลอดภัยกว่า เช่น คาร์บอนไดออกไซด์และไนโตรเจน เครื่องฟอกไอเสียเชิงเร่งปฏิกิริยาที่ดีสามารถมีอายุการใช้งานได้นานกว่าทศวรรษ แต่จากข้อมูลของ Cheng-Han Li ผู้เขียนหลักของการศึกษานี้ ยังมีช่องว่างสำหรับการปรับปรุงอยู่เสมอ เขากล่าวว่าเทคโนโลยีตัวเร่งปฏิกิริยาในอนาคตสามารถออกแบบให้ขจัดมลพิษได้อย่างมีประสิทธิภาพเป็นระยะเวลานานขึ้น “เราต้องการให้เครื่องฟอกไอเสียมีอายุการใช้งานที่ดีขึ้น ไม่เช่นนั้นก็จะต้องเปลี่ยนใหม่หรือไม่ผ่านการทดสอบการปล่อยมลพิษของรัฐบาล” หลี่ นักศึกษาระดับปริญญาเอกด้านวัสดุศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยโอไฮโอสเตตกล่าว การศึกษาได้รับการเผยแพร่เมื่อเร็ว ๆ นี้ในวารสารChemistry of Materials มาตรฐานการปล่อยมลพิษของรัฐบาลกลางอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับที่คุณอาศัยอยู่ ในปี พ.ศ. 2518 เพื่อต่อสู้กับปัญหาหมอกควันที่เพิ่มขึ้นในเมืองต่างๆ ทั่วสหรัฐอเมริกา สภาคองเกรสได้ออกกฎหมายที่ระบุว่ายานพาหนะทุกคันต้องมีเครื่องฟอกไอเสีย แม้ว่าจะมีหลายประเภท แต่แคตตาไลติกคอนเวอร์เตอร์สมัยใหม่ใช้ส่วนผสมของโลหะมีค่าสามชนิด ได้แก่ แพลเลเดียม แพลทินัม และโรเดียม ตัวเร่งปฏิกิริยาสามทางนี้สามารถลดการปล่อยไนตริกออกไซด์ (NO) และไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO2) สารสองชนิดที่หากนำมารวมกันจะสามารถสร้าง NOx ซึ่งเป็นสารประกอบทางเคมีที่ส่งผลเสียต่อสุขภาพของมนุษย์ทั้งทางตรงและทางอ้อม ราคาที่สูงขึ้นของโลหะมีค่าสามชนิด โดยเฉพาะโรเดียม คือสาเหตุที่อาชญากรทั่วสารทิศใช้วิธีขโมยเครื่องฟอกไอเสีย พบมากในทรายแม่น้ำของอเมริกาเหนือและใต้ โรเดียม ถือเป็นธาตุที่หายากที่สุดในโลก และมีค่ามากกว่าทองคำและแพลทินัม “ต้นทุนของโรเดียมเพิ่มขึ้นอย่างมากในช่วงหลายปีที่ผ่านมา เนื่องจากอุปสงค์ที่เพิ่มขึ้นประกอบกับการขาดดุลอุปทานขั้นพื้นฐาน” หลี่กล่าว ซึ่งหมายความว่าเครื่องฟอกไอเสียแบบเร่งปฏิกิริยาอาจมีราคาสูงในการผลิต และมีราคาแพงเป็นสองเท่าในการเปลี่ยน และเนื่องจากตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีส่วนประกอบของโรเดียมขาดตลาด จึงมีความจำเป็นที่ต้องใช้อย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เนื่องจากเป็นที่รู้กันว่าตัวเร่งปฏิกิริยาจะปิดการทำงานที่อุณหภูมิสูง นักวิจัยจึงตรวจสอบว่าประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไปเมื่อมีความร้อนสูง ในการทำเช่นนี้ ทีมงานของ Li ได้ทำการทดสอบคอนเวอร์เตอร์หลายครั้ง รวมถึงการทนอุณหภูมิที่สูงกว่า 1,600 องศาฟาเรนไฮต์ แม้ว่าตัวเร่งปฏิกิริยาจริงจะไม่ค่อยเกินเงื่อนไขดังกล่าวในรถที่กำลังเคลื่อนที่ แต่พวกเขาอาจประสบกับอุณหภูมิเหล่านั้นอย่างน้อยเป็นครั้งคราวตลอดอายุการใช้งาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อตัวเร่งปฏิกิริยามีอายุมากขึ้น นักวิจัยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านเพื่อศึกษาโครงสร้างจุลภาคของตัวเร่งปฏิกิริยาสามทางในระดับอะตอมและผลกระทบจากความร้อน "ด้วยการสังเกตโครงสร้างจุลภาค เราสามารถเชื่อมโยงระหว่างความร้อนสูง ประสิทธิภาพที่แท้จริงของคอนเวอร์เตอร์ และโครงสร้างจุลภาคของมัน" หลี่กล่าว Li ตั้งข้อสังเกตว่าตัวเร่งปฏิกิริยาโรเดียมได้รับการสนับสนุนโดยออกไซด์เช่นอลูมินาและซีเรียเซอร์โคเนียซึ่งช่วยให้เสถียร ที่ความร้อนสูงกับออกซิเจน โรเดียมจะละลายเข้าไปในอะลูมินาและย่อยสลายเป็นสารละลายที่เสถียรโรเดียมอะลูมิเนต อย่างไรก็ตาม วิธีการแก้ปัญหานี้ไม่ใช้งานทางเคมี หมายความว่าไม่สามารถขจัดมลพิษและก๊าซที่เป็นอันตรายออกไปได้ ทำให้อุปกรณ์ไร้ประโยชน์อย่างมีประสิทธิภาพ แต่มันย้อนกลับได้ เมื่อสัมผัสกับไฮโดรเจน โรเดียมบางส่วนจะกลับมาทำงานอีกครั้ง แต่ไม่เพียงพอที่จะทำให้ตัวเร่งปฏิกิริยาเปลี่ยนกลับเป็นประสิทธิภาพเดิม การค้นพบของการศึกษาสรุปได้ว่าในระยะยาว การสร้างการออกแบบใหม่ที่ป้องกันการก่อตัวของโรเดียมอะลูมิเนตสามารถช่วยให้ได้รับประโยชน์สูงสุดจากอุปกรณ์เหล่านี้ ความเข้าใจในเชิงลึกเกี่ยวกับโครงสร้างของอุปกรณ์นี้ยังสามารถช่วยให้ทราบถึงการออกแบบที่ดีขึ้นสำหรับเครื่องฟอกไอเสียในอนาคต "ผลลัพธ์ของเราทำให้ผู้ผลิตรถยนต์มีทิศทางที่เฉพาะเจาะจงในการปฏิบัติตามเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีส่วนประกอบของโรเดียม" หลี่กล่าว
- ความคิดเห็น
- Facebook Comments
