Aktiverade kemiska arter (O 3 , OH-radikaler etc.) genereras genom att inducera en plasma som inte är i jämvikt vid atmosfärstryck. Dessa arter främjar avsvavling och denitreringsreaktioner med MnO 2 . I det här pappret, vi utvärderade inverkan av ozon på avsvavlings- och denitrifieringsprestandan hos en MnO 2 filtrera. Kredit:Kanazawa University
Dieselmotorer används ofta i jordbruksmaskiner, fordon och fartyg på grund av deras höga termiska effektivitet. Svavlet som finns i dieselbränsle oxideras till svaveldioxid genom förbränning. Denna svaveldioxid skadar inte bara människors hälsa utan orsakar också deaktivering av de katalysatorer som används för att behandla NO x i avgasströmmen.
Detta problem kan lösas genom att använda svavelfria bränslen baserade på biomassa eller ren kolteknik, eller genom att installera ett avsvavlingsfilter för att avlägsna svaveloxider uppströms NO x katalysator. Forskare vid Kanazawa-universitetet har utvecklat en plasmaassisterad MnO 2 filter som producerar avgaser fritt från NO x och så x . Denna teknik förstärker avsvavlingsegenskaperna hos MnO 2 med aktiviteten av ozon från en icke-jämviktsplasma vid atmosfärstryck (Figur 1). Aktiverade kemiska arter (O 3 , OH radikaler, etc.) närvarande i plasman främjar avsvavling och denitreringsreaktioner.
MnO 2 reagerar med svavel och kväveoxider för att producera sulfater och nitrater, respektive. Samspelet mellan SO 2 och nej 2 försämrar prestandan hos MnO 2 katalysatorer för att eliminera båda arterna. Prof Huang vid Guangzhou Institute of Energy Conversion analyserade MnO2-katalysatormaterialet efter exponering för simulerade avgaser innehållande både SO 2 och nej 2 och fann att både mangannitrat och mangansulfat producerades.
Ozon som genererats i en icke-jämviktsplasma med atmosfäriskt tryck passerade genom MnO 2 filter tillsammans med simulerad avgas. De simulerade avgaserna bestod av 500 ppm SO 2 , 500 ppm NEJ 2 , 10 vikt% O 2 , 6 vikt% CO 2 , ett N 2 bas, och 50 ppm O 3 (när plasma induceras). MnO 2 stöddes på ett bikakefilter av aluminiumoxid och flödesförhållandena (rymdhastighet på 10 4 h ?1 ) efterliknade typiska fordonsavgasströmmar och filterdimensioner. Kredit:Kanazawa University
Vi utvärderade effekten av ozon på prestandan hos katalysatorn för SO 2 och nej 2 borttagning (Figur 2). En icke-jämviktsplasma med atmosfäriskt tryck alstrades med den dielektriska barriärurladdningsmetoden. Katalysatorns prestanda för att eliminera både SO 2 och nej 2 förbättrades genom införandet av ozon vid en låg koncentration av cirka 50 ppm. Förbättringen i NO 2 eliminering var särskilt anmärkningsvärd. Införandet av ozon verkar ge en reaktion för att reducera kväveoxider till kväve. I det inledande skedet av reaktionen, över 99 % av SO 2 och nej 2 togs bort från avgasströmmen. Forskarna vid Kanazawa University, leds av Yugo Osaka, visade för första gången att nollutsläpp av NO x kan uppnås även i närvaro av svaveloxider genom att använda en plasmaassisterad MnO 2 filtrera. Det plasmaassisterade filtret verkar förstärka elimineringen av SO 2 på grund av SO 3 generering och även reducera kväveoxider till kväve.
Dessa resultat förväntas vara allmänt tillämpliga vid rening av avgaser från dieselmotorer som använder svavelhaltiga bränslen. Vi har klargjort mekanismen genom vilken induktionen av icke-jämviktsplasma ökar MnO:s prestanda 2 filtrera. Vi hoppas kunna stimulera ytterligare utveckling av plasmaassisterad MnO 2 filter och därmed möjliggöra en större mångfald av bränslen som kan användas utan att luftkvaliteten påverkas negativt.
TEM-bilder (a, b) av HSSA MnO 2 (MnO 2 med en hög specifik yta på cirka 300 m 2 /g) och fotografier (c, d) av HSSA MnO 2 filter som stöds av aluminiumoxidbikaka som användes i dessa experiment. MnO 2 laminerades på aluminiumoxidbikakesubstratet genom doppbeläggningsmetoden. Packningsdensiteten för MnO 2 var 50 g/L filter Kredit:Kanazawa University
