催化劑的進(jìn)步改進(jìn)了天然氣清潔技術(shù)

一種新開(kāi)發(fā)的催化劑具有獨(dú)特的、原子大小的“筏”，在清理天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)排放物方面比目前的技術(shù)做得更好。

Nature Catalysis報(bào)道的這項(xiàng)工作可以使天然氣動(dòng)力技術(shù)更清潔，更適用于卡車(chē)、越野車(chē)和設(shè)備動(dòng)力系統(tǒng)。研究人員開(kāi)發(fā)了鈀 (Pd) 氧化物催化劑“筏”，這些催化劑與單個(gè)鉑原子結(jié)合在一起。他們的催化劑可有效凈化天然氣，并使催化反應(yīng)更能耐受水蒸氣，從而減少排放的未燃燒甲烷量。

雖然天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)比汽油或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)更清潔，二氧化碳排放量減少約 25%，顆粒污染更少，但它們會(huì)排放未燃燒的甲烷，因?yàn)樗鼈兊膹U氣催化轉(zhuǎn)化器在低溫下效率不高。新開(kāi)發(fā)的結(jié)果顯示出比當(dāng)前技術(shù)更高的反應(yīng)速率。

“能源效率的提高必須與后處理技術(shù)齊頭并進(jìn)，”華盛頓州立大學(xué)基因和 Linda Voiland 化學(xué)工程與生物工程學(xué)院的 Voiland 特聘教授、該論文的通訊作者之一王勇說(shuō).“目前，從甲烷燃燒發(fā)電還不能使用最高效的燃燒技術(shù)。所以它有效，但該效率還有進(jìn)一步提高的空間。”

該團(tuán)隊(duì)由來(lái)自華盛頓州立大學(xué)和新墨西哥大學(xué)的研究人員領(lǐng)導(dǎo)，并在美國(guó)、和中國(guó)有許多合作者。

天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)雖然在美國(guó)沒(méi)有那么廣泛使用，但在世界各地的車(chē)輛中普遍使用，尤其是在中國(guó)、和。由于它們的污染比柴油發(fā)動(dòng)機(jī)低，因此它們經(jīng)常用于城市地區(qū)的卡車(chē)和公共汽車(chē)。天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)還用于天然氣行業(yè)，以運(yùn)行數(shù)千臺(tái)壓縮機(jī)，將天然氣泵送到人們的家中。

然而，這些以天然氣為動(dòng)力的車(chē)輛會(huì)排放未燃燒的甲烷，因?yàn)樗鼈兊膹U氣催化轉(zhuǎn)化器在低溫下效率不高。發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率越高，燃燒越清潔，排氣溫度就越低，催化劑在清除污染物方面的性能就越差。特別是發(fā)動(dòng)機(jī)中未燃燒的甲烷是一種強(qiáng)效溫室氣體，比二氧化碳嚴(yán)重約 25 倍，會(huì)導(dǎo)致氣候變化。

此外，甲烷燃燒的副產(chǎn)品之一是水，而傳統(tǒng)催化劑在有水的情況下工作時(shí)“非常糟糕”，王說(shuō)。更清潔的燃燒燃料最終會(huì)在去除污染物方面發(fā)揮作用。

與通常使用的由氧化鈀納米粒子制成的催化劑相比，研究人員開(kāi)發(fā)的筏子對(duì)水蒸氣具有更好的耐受性，并具有更高的反應(yīng)性。

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