Прорывные катализаторы с минимальным количеством дорогих металлов для очистки выхлопных газов дизельных двигателей разработаны в Новосибирске. Специалистам ФИЦ «Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН» сумели обеспечить высокую активность и стабильность устройств при существенно сниженной концентрации благородных металлов. Этот успех делает перспективные катализаторы значительно более экономичными по сравнению с традиционными решениями, где применяется больше платины и палладия.
Секрет эффективности: Синергия и оксид марганца
Ключевая задача новосибирских ученых состояла в усилении синергетического взаимодействия компонентов платино-палладиевых систем в сочетании с оксидом марганца. Активные элементы наносятся на алюмооксидное покрытие керамических основ. Благодаря этому инновационному подходу удалось добиться снижения содержания платины и палладия в катализаторе для дизелей в 1,5–3 раза. Важную роль сыграла оптимальная концентрация оксида марганца в защитном слое – 5%.
Выдающаяся эффективность против токсинов
Разработанные катализаторы показали впечатляющую способность почти полностью нейтрализовать все опасные компоненты из выхлопных газов дизельного двигателя. Они успешно выдержали жесткое испытание на старение: семь часов при температуре 750 ℃ и во влажной атмосфере. При этом ученые зафиксировали значительно более высокую степень превращения монооксида углерода и углеводородов, а также эффективное преобразование оксида азота (II), чем у существующих решений.
Минимизация благородных металлов без потери эффекта
«Хотя базовые формулы катализаторов широко известны, их улучшение – глобальная задача. Наш прорыв связан с заменой части драгоценных металлов на доступные оксиды переходных элементов. Именно этим принципиально отличается наша разработка от технологий мировых лидеров. Полностью отказаться от благородных металлов нельзя, так как без них катализатор теряет свою функцию… Даже небольшие выхлопы, где концентрация токсинов не превышает 0.3%, крайне опасны для экологии городов. Основная угроза от дизелей исходит от оксидов азота, углерода, углеводородов и сажи».
Впечатляющие результаты и преимущества
Проведенные исследования демонстрируют выдающиеся показатели: «Новые катализаторы сокращают содержание угарного газа на рекордные 99.9%, углеводородов – на 99%, в условиях, полностью моделирующих реальный выхлоп. Они обладают исключительной термостабильностью, устойчивы к спеканию. Это очень важно – такие устройства можно устанавливать непосредственно рядом с двигателем».
Подтверждение и перспективы
Эксперты получили убедительное подтверждение работоспособности своей разработки в ходе совместных испытаний с промышленными партнерами. Следующий этап работы ученых включает дальнейшее углубленное изучение систем: оптимизацию содержания активных компонентов и исследование физико-химических характеристик для достижения ещё большей эффективности.
Источник: scientificrussia.ru
