Avgaskatalys för minskade emissioner från fordon
I takt med att antalet fordon ökar blir det allt viktigare att reducera utsläppen av växthusgasen koldioxid, som bidrar till den globala uppvärmningen av jorden. Koldioxidproduktionen från fordon minskar om bränsleförbrukningen kan reduceras. Ett sätt att minska bränsleförbrukningen är att använda sig av luftöverskott vid förbränningen, som t ex i en dieselbil. Problem uppstår då med att rena avgaserna från de giftiga kväveoxiderna, vilka orsaker miljöproblem i form av surt regn och ökad bilding av smog. I en doktorsavhandling vid Chalmers undersöker Louise Olsson möjligheterna att lagra kväveoxider på en katalysator, vilket är ett sätt att minska emissionerna.
Lagring av kväveoxider är ett sätt att minska utsläppen när förbränningen i motorn sker i luftöverskott. I en lagringskatalysator för kväveoxider finns ämnen, t ex bariumoxid, som gör att kväveoxiderna fastnar på katalysatorytan. Med jämna mellanrum måste katalysatorn regnereras, vilket man åstadkommer genom att köra motorn med syreunderskott under en kort period. Denna procedur gör att kväveoxiderna lossnar från katalysatorytan och eftersom avgasen nu har låg halt av syre kan kväveoxiderna på katalysatorn omvandlas och bilda kvävgas, som är helt ofarlig.
I sitt arbete har Louise Olsson undersökt de grundläggande mekanismerna för lagring av kväveoxider, med både experiment och datorsimuleringar. Experimenten har utförts i flödesreaktorer, där man kan styra och kontrollera vilka gaser som katalysatorn exponeras för.
– Halten av kväveoxid, och även andra komponenter, mäts efter katalysatorn. Experimenten används tillsammans med teori för att bygga upp en förståelse för vilka reaktioner som sker på ytan. Denna modell för våra egentillverkade lagringskatalysatorer för kväveoxid har vi använt för att förutsäga resultat från andra mätningar och vi fann en god överensstämmelse mellan experimentella och simulerade koncentrationer, säger Louise Olsson.
En viktig förutsättning för att kunna lagra in kväveoxider i katalysatorn är att kunna oxidera kvävemonooxid till kvävedioxid Bildandet av kvävedioxid är också viktig i andra katalysatorsystem,
t ex för att regnerera partikelfilter, som används för att reducera emissionerna av skadliga partiklar från dieselmotorer. Louise Olsson har också undersökt oxidation av kväveoxid på katalysatorer med platina, både experimentellt och genom datorbaserad modellering. Simuleringarna visade bl a vilket reaktionssteg på ytan som bestämde hastigheten. Vidare har hon studerat katalysatorns deaktivering med tiden, och experiment visade att sådan deaktivering beror på att det bildas platinaoxid.
Avhandlingen “Fundamental Studies of Catalytic NOx Removal” försvarades vid en offentlig disputation på Chalmers den 4 oktober
Kontaktinformation
Mer information:
Louise Olsson, Institutionen för kemiteknik och miljövetenskap, Chalmers tekniska högskola, tel: 031-772 3028, e-post: louise@cre.chalmers.se
