UCR 科學家減少氫發動機的有害汙染

燃燒氫氣的內燃機在應對氣候變化方麵帶來了巨大的前景
，因為它們功能強大，不會排放任何導致地球變暖的碳。

tamenkeyiweizhongxingkachehegonggongqichetigongdongli，shiyongyufeigongluhenongyeshebeiyijibeiyongfadianji
，weichaiyoufadongjitigonggengqingjiedetidaipin。raner
，tamenbingbuwanquanganjing。tamenzaigaowenranshaoguochengzhongpaifangdanyanghuawu。danyanghuawuyudaqizhongdeqitahuahewufanying，xingchengyouhaidechouyanghexikeliwu
，zhehuijiazhongwomendefeibubingdaozhichangqidejiankangwenti。

幸運的是，加州大學河濱分校（UCR）的科學家們發現了一種低成本的方法，可以通過提高催化轉化器的效率來顯著減少氫燃料發動機的這種汙染。正如《Nature communication》雜誌報道的那樣
，研究人員發現，在催化轉化器中注入一種稱為 Y 型(xing)沸(fei)石(shi)的(de)高(gao)度(du)多(duo)孔(kong)材(cai)料(liao)中(zhong)的(de)鉑(bo)會(hui)大(da)大(da)增(zeng)強(qiang)氮(dan)氧(yang)化(hua)物(wu)和(he)氫(qing)氣(qi)之(zhi)間(jian)的(de)反(fan)應(ying)，將(jiang)它(ta)們(men)轉(zhuan)化(hua)為(wei)無(wu)害(hai)的(de)氮(dan)氣(qi)和(he)水(shui)蒸(zheng)氣(qi)。研(yan)究(jiu)發(fa)現(xian)
，與(yu)不(bu)含(han)沸(fei)石(shi)的(de)催(cui)化(hua)器(qi)相(xiang)比(bi)，在(zai) 250 ℃的發動機溫度下，轉化為無害物質的氮氧化物量增加了 4 到 5 倍(bei)。該(gai)係(xi)統(tong)在(zai)較(jiao)低(di)溫(wen)度(du)下(xia)特(te)別(bie)有(you)效(xiao)，這(zhe)對(dui)於(yu)在(zai)發(fa)動(dong)機(ji)首(shou)次(ci)啟(qi)動(dong)時(shi)減(jian)少(shao)汙(wu)染(ran)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)，並(bing)且(qie)仍(reng)然(ran)相(xiang)對(dui)涼(liang)爽(shuang)。更(geng)重(zhong)要(yao)的(de)是(shi)，該(gai)技(ji)術(shu)還(hai)可(ke)以(yi)減(jian)少(shao)配(pei)備(bei)氫(qing)氣(qi)噴(pen)射(she)係(xi)統(tong)的(de)柴(chai)油(you)發(fa)動(dong)機(ji)的(de)汙(wu)染(ran)，通(tong)訊(xun)作(zuo)者(zhe)、UCR 伯恩斯工程學院化學與環境工程副教授 Liu Fudong解釋說。氫氣噴射將類似於大型柴油卡車的選擇性催化還原係統中使用的噴射係統。沸石是低成本材料，具有主要由矽、鋁和氧原子組成的明確晶體結構。它們的大表麵積和由均勻孔隙和通道組成的三維籠狀框架可以更有效地分解汙染物。

圖 沸石晶體的分子結構。

通過將鉑與 Y 沸石（來自更廣泛的沸石化合物家族的一種合成類型）物wu理li混hun合he，研yan究jiu人ren員yuan創chuang建jian了le一yi個ge係xi統tong，可ke以yi有you效xiao捕bu獲huo氫qing氣qi燃ran燒shao過guo程cheng中zhong產chan生sheng的de水shui。這zhe種zhong富fu含han水shui的de環huan境jing促cu進jin了le氫qing的de活huo化hua
，這zhe是shi提ti高gao氮dan還hai原yuan效xiao率lv的de關guan鍵jian。

UCR 的研究科學家、該研究的主要作者Xie shaohua解釋說，沸石本身並不是催化劑。相反
，它通過創造一個富含水的環境來提高鉑催化劑的有效性。弗吉尼亞理工大學的博士生 Liu Liping和副教授 Xin Hongliang通過對新催化劑係統的理論建模進一步驗證了這一概念。

“這個概念也適用於其他類型的沸石
，”Xie 補充道。“這是一個普遍的策略。”Liu強調，減少汙染的方法相對簡單。“我們不需要使用複雜的化學或其他物理過程
，”Liu 說。“我們隻是將鉑和沸石這兩種材料混合在一起
，進行反應，然後我們會看到活性和選擇性的提高。

UCR 的 Liu
、Xie 和 Ye Kailong將鉑和 Y 分子篩粉末混合，並將其提供給位於新澤西州伊澤林的巴斯夫環境催化劑和金屬解決方案公司 （ECMS） 的合作科學家 Li Yuejin。粉fen末mo被bei製zhi成cheng帶dai有you結jie合he化hua合he物wu的de濃nong稠chou液ye體ti漿jiang料liao，並bing應ying用yong於yu原yuan型xing催cui化hua轉zhuan化hua器qi內nei的de蜂feng窩wo結jie構gou。來lai自zi紐niu約yue州zhou厄e普pu頓dun布bu魯lu克ke海hai文wen國guo家jia實shi驗yan室shi的de國guo家jia同tong步bu輻fu射she光guang源yuan II 或 NSLS-II 的科學家也是合作者。

他們的論文標題是“Zeolite-promoted platinum catalyst for efficient reduction of nitrogen oxides with hydrogen.（沸石促進的鉑催化劑
，用於用氫氣有效還原氮氧化物）”。

Liu 和 Xie 希望資助這項研究的BASF能夠將這項技術商業化

，該技術正在申請一項正在申請專利。

“嗯
，我們很自豪，”Xie說。“我們開發了一種新技術來處理氮氧化物排放控製，我們認為這是一項了不起的技術。”

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-52382-7

翻譯人：沈亞皓