Ett team av forskare från Yale-NUS College, i samarbete med forskare i Sverige, har funnit att bisulfatarter i avgasströmmen är starkt kopplade till att minska effektiviteten hos avgassaneringskatalysatorer i dieselmotorer. Deras resultat banar väg för att syntetisera mer svaveltoleranta katalysatorer och utveckla regenereringsstrategier för katalysatorsystem på dieseldrivna godsfordon. Detta kan leda till lägre utsläpp av mycket giftiga kväveoxider från dieselmotorer, vilket minskar föroreningarna.

Yale-NUS College postdoktorer Susanna Liljegren Bergman och Vitaly Mesilov, forskare Xiao Yang (klass 2021), och professor i naturvetenskap (kemi) Steven Bernasek, genomfört denna forskning. De arbetade med medarbetare Sandra Dahlin och professor Lars Pettersson i Sverige, och Dr. Xi Shibo vid Singapore Synchrotron Light Source vid National University of Singapore. De använde in-situ temperaturberoende Cu K-kant röntgenabsorptionsspektroskopi för att analysera exakt hur svaveloxider påverkar kopparutbytta chabazit-ramverk (Cu-CHA) katalysatorer.

Katalysatorer som består av kopparutbytta zeoliter med chabazit-ramverk (Cu-CHA) är för närvarande det mest effektiva sättet att minska utsläppen av mycket giftiga kväveoxider från dieselmotorer. Dock, tidigare studier visade att Cu-CHA-katalysatorers effektivitet reduceras av svaveloxider som också finns i dieselavgaser, vilket utgör ett problem eftersom katalysatorerna blir mindre effektiva för att förhindra kväveoxider från att fly ut i atmosfären. I den här studien, forskarna fann att effektiviteten hos katalysatorer i dieselmotorer påverkas mest av närvaron eller bildningen av bisulfater i avgasströmmen. Att förstå den kemiska mekanismen för hur katalysatorer i dieselmotorer påverkas av svaveloxider som finns i dieselavgaser skulle möjliggöra utvecklingen av effektivare katalysatorer som skulle kunna minska utsläppen av kväveoxider från dieselmotorer.

Med större insikt i hur sulfater påverkar katalysatorer, framtida arbete kan göras för att undersöka hur de negativa effekterna kan mildras. Dessutom, resultaten av sulfater kan också tillämpas på andra studier om påverkan av fosfor och fosforoxider, finns i biodiesel, på katalysatorprestanda. Detta kan leda till skapandet av mer effektiva katalysatorer för biodieseldrivna motorer.

Prof Bernasek sa:"Resultaten av denna grundläggande forskning om mekanismerna för deaktivering av katalysatorer utgör grunden för att utveckla nya katalysatorer och nya protokoll för katalysatorregenerering. Effektivare och robustare avgassaneringskatalysatorer gynnar miljön genom att minska utsläppen av kväveoxider och möjliggöra användningen av mer effektiva avgaser. motorer, minska de totala koldioxidutsläppen. Detta bidrar till att minska effekten av den fortsatta kortsiktiga användningen av fossila bränslen, och påskynda vår övergång till koldioxidneutrala biobränslen."