สร้างตัวเร่งปฏิกิริยาที่ถูกกว่า

วิศวกรเคมีพบวัสดุที่ถูกกว่าและอาจดีกว่าแพลทินัมสำหรับทำความสะอาดท่อระบายไอเสียของรถยนต์ดีเซลการปรับปรุงเครื่องยนต์ ตัวเร่งปฏิกิริยา perovskite สามารถทำงานได้ดีขึ้นและถูกกว่าตัวเร่งปฏิกิริยาแบบเดิมในการทำความสะอาดไอเสียจากเครื่องยนต์ดีเซลเว่ยลี่รถยนต์จำนวนมากใช้เครื่องฟอกไอเสียเชิงเร่งปฏิกิริยาที่ประกอบด้วยแพลตตินัมเพื่อช่วยทำความสะอาดท่อระบายไอเสียของสารมลพิษต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสารประกอบไนโตรเจนออกไซด์ที่อาจทำให้เกิดหมอกควัน แต่ราคาโลหะมีค่าที่สูงและผันผวนทำให้ยากต่อการสร้างตัวเร่งปฏิกิริยาที่ประหยัด

วัสดุทางเลือกที่เรียกว่า perovskite 

มีราคาถูกกว่าแพลทินัมมาก และอาจทำงานได้ดีกว่ามาก วิศวกรจากหน่วยงานวิจัยของ General Motors รายงานในScience เมื่อวัน ที่ 26 มีนาคม

Louise Olsson นักวิจัยการเร่งปฏิกิริยาที่ Chalmers University of Technology ในเมือง Göteborg ประเทศสวีเดน ผู้ไม่เกี่ยวข้องกับงานวิจัยกล่าวว่า “มันเป็นผลงานที่ยอดเยี่ยม แหวกแนวมากจริงๆ “มันจะประหยัดเงินได้มาก”

รถยนต์ดีเซลอาจมีราคาสูงกว่ารุ่นเบนซินที่เทียบเคียงได้ตั้งแต่ 1,000 ถึง 5,000 ดอลลาร์ เนื่องจากจำเป็นต้องดัดแปลงเครื่องยนต์และเพิ่มตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีราคาแพงกว่าเพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐานการปล่อยมลพิษ แพลตตินัมซึ่งใช้ในเครื่องแปลงเหล่านี้ขายประมาณ 1,590 ดอลลาร์ต่อทรอยออนซ์

ในยุโรป ประมาณครึ่งหนึ่งของรถยนต์โดยสารใช้ดีเซล 

ในสหรัฐอเมริกานั้นต่ำกว่ามาก แม้ว่ายานพาหนะขนาดใหญ่และรถบรรทุกขนส่งสินค้าจำนวนมากจะใช้น้ำมันดีเซลเนื่องจากประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงที่สูงของเครื่องยนต์เหล่านั้น ปัญหาคือเครื่องยนต์ดีเซลจำเป็นต้องเผาผลาญ “ลีน” หรือเมื่อมีอากาศเพิ่มขึ้น เมื่อเทียบกับเครื่องยนต์เบนซินทั่วไป ออกซิเจนที่เพิ่มขึ้นทำให้ยากต่อการกำจัดสารประกอบไนโตรเจนออกไซด์ที่เกิดขึ้น

ทีมงานที่นำโดย Wei Li ที่สาขา Global Research and Development ของ GM ในเมืองวอร์เรน รัฐมิชิแกน ได้ตัดสินใจที่จะมุ่งเน้นไปที่ปฏิกิริยาเคมีเฉพาะในกระแสไอเสียของดีเซล ซึ่งแพลทินัมจะใช้ในการแปลง NO เป็น NO2 ซึ่งสามารถนำไปแปรรูปและปล่อยต่อไปได้ สู่ชั้นบรรยากาศเป็นก๊าซไนโตรเจน

“นี่เป็นปฏิกิริยาสำคัญที่จำเป็นในระบบดีเซล” หลี่อธิบาย “สำหรับการใช้งานก๊าซส่วนใหญ่ ผู้คนได้ย้ายออกจากแพลตตินัมไปแล้ว แต่สำหรับดีเซล เราไม่สามารถทำได้”

ในห้องปฏิบัติการของพวกเขา นักวิจัยได้เปลี่ยนตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้แพลตตินั่มเชิงพาณิชย์ด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา perovskite ออกไซด์ที่ทำจากโคบอลต์หรือแมงกานีสรวมกับออกซิเจน โดยการเพิ่มสตรอนเทียมและแลนทานัมเล็กน้อยลงในส่วนผสม ทีมงานของ Li ได้แสดงให้เห็นว่าตัวเร่งปฏิกิริยา perovskite ที่ใช้แมงกานีสแปลง NO เป็น NO2 เช่นเดียวกับตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้แพลตตินัม

perovskite ที่มีโคบอลต์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในอัตราที่สูงกว่าแพลตตินัมอย่างมีนัยสำคัญ “เรากำลังมองหาตัวเร่งปฏิกิริยาที่ดี แต่เราไม่ได้คาดหวังว่ามันจะดีขนาดนั้น” Li กล่าว

อย่างไรก็ตาม ตัวเร่งปฏิกิริยาใหม่นี้ไม่ได้ปราศจากโลหะมีค่าโดยสิ้นเชิง ทีมงานต้องเพิ่มแพลเลเดียมเล็กน้อย ซึ่งคิดเป็นราคาประมาณหนึ่งในสี่ของแพลทินัม เพื่อกำจัดการสะสมกำมะถันบางส่วน

Jim Parks นักวิจัยด้านตัวเร่งปฏิกิริยาที่ Oak Ridge National Laboratory ในเมือง Knoxville รัฐ Tenn ตั้งข้อสังเกตว่ายังมีหนทางอีกยาวไกลก่อนที่ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้เพอรอฟสไกต์จะปรากฏในรถยนต์ ทีมของ Li ได้ทำการทดสอบในท่อระบายไอเสียจำลอง ตอนนี้นักวิจัยจีเอ็มคนอื่นๆ กำลังทำการทดลองเพื่อดูว่าตัวเร่งปฏิกิริยาเพอร์รอฟสไกต์จัดการกับสารมลพิษที่แท้จริงอย่างไร หลี่กล่าว

งานใหม่นี้เป็น “ขั้นตอนในทิศทางที่ถูกต้อง แต่จะมีอีกมากที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาเทคโนโลยีนี้” Parks กล่าว

แนะนำ : ข่าวดารา | กัญชา | เกมส์มือถือ | เกมส์ฟีฟาย | สัตว์เลี้ยง