新的催化剂可以显著减少甲烷污染从数以百万计的引擎

单个钯原子附着在催化剂表面可以去除90%的未燃烧甲烷天然气发动机排气在低温下,科学家在《华尔街日报》今天报道自然催化。

虽然需要做更多的研究,他们说,进步单原子催化有可能降低废气排放的甲烷,最糟糕的温室气体之一,热量约为25倍的二氧化碳。

研究人员从能源部SLAC国家加速器实验室和华盛顿州立大学表明,催化剂将甲烷从发动机排气温度越低,发动机启动和更高的温度,最有效地运作,但催化剂通常分解。

”这几乎是一个self-modulating过程奇迹般地克服的挑战,人们一直在战斗,低温不活动和高温不稳定,“勇王说,在华盛顿州立大学杰出教授的基因和琳达《化学工程与生物工程学院和四个主要作者之一。

越来越多的甲烷污染来源

发动机运行在全世界天然气电力3000万至4000万辆,在欧洲和亚洲的流行。天然气行业也使用它来运行泵气体压缩机,人们的家园。他们通常被认为是比汽油或柴油发动机清洁,创造更少的碳和微粒污染。

天然气发动机启动,然而,当他们发出未燃尽的,温室甲烷因为他们的催化转换器不在低温下工作得很好。今天的催化剂对甲烷清除低效低排气温度或他们在更高的温度严重降低。

“有很大的驱动使用天然气,但是当你用它来燃烧引擎,总是会有未燃尽的天然气从排气,你必须找到一个方法来消除。如果不是,你造成更严重的全球变暖,”合著者弗兰克Abild-Pedersen说SLAC科学家和实验室的主任SUNCAT运行界面科学和催化中心会同斯坦福大学。“如果你能把90%的甲烷从排气和稳定的反应,这是巨大的。”

单个原子的化学活性金属催化剂分散在一个支持也使用昂贵和贵金属的每个原子,王说。

“如果你能让他们更被动的,”他说,“这是蛋糕上的糖衣”。

意想不到的帮助其他污染物

在他们的工作中,研究者显示,他们由单钯催化剂在氧化铈原子支持有效地去除甲烷发动机排气,即使发动机刚刚开始。

他们还发现,微量的一氧化碳,总是出现在发动机排气中发挥了关键作用的动态形成活跃的网站在室温下反应。一氧化碳帮助钯的单个原子迁移到形成两个或three-atom集群,有效分解甲烷分子在低温下。

排气温度上升,集群到单个原子和redispersed分手,这是热稳定的催化剂。这个可逆过程使催化剂能够有效工作和使用每一个钯原子整个发动机运行时——包括开始冷了。

“我们真的能找到一个方法来保持支持的钯催化剂的稳定和高度活跃,因为不同的整个团队的专业知识,要理解为什么这种事情一直在发生,“SLAC科学家克里斯托弗·Tassone说。

研究人员正在努力进一步推进催化剂技术。他们想更好地理解为什么钯的行为在某种程度上,而其他铂等贵金属表现不同。

参考:江D, Wan G, Halldin Stenlid J, et al .动态和可逆转换subnanometre-sized钯对二氧化铈的高效除甲烷。Nat Catal。2023:1-10。doi:10.1038 / s41929 - 023 - 00983 - 8

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