Deactivation of emission control catalysts for heavy-duty vehicles

Impact of biofuel and lube oil-derived contaminants

Tid: Fr 2020-02-28 kl 10.00

Plats: Kollegiesalen, Brinellvägen 8, Stockholm (English)

Ämnesområde: Kemiteknik

Respondent: Sandra Dahlin , Processteknologi

Opponent: Professor Isabella Nova,

Handledare: Professor Lars Pettersson, Processteknologi

Abstract

Katalytisk avgasrening används för att minska de negativa hälso- och miljöeffekterna av dieselavgaser. För tunga lastbilar består detta avgasreningssystem av flera komponenter, dieseloxidationskatalysator (DOC), partikelfilter, SCR-katalysator och ammoniaköverskottskatalysator. I och med de klimatnegativa effekterna av växthusgaser, inkl. koldioxid, måste även emissionerna av dessa från tunga fordon minska. Två sätt att uppnå detta är att 1) producera mer bränsleeffektiva motorer, 2) använda förnybara bränslen såsom biodiesel och hydrerad växtolja (HVO). Båda dessa strategier kan dock medföra tuffa utmaningar för efterbehandlingssystemet – kallare avgaser respektive katalysatordeaktivering relaterad till kontamineringsämnen i biobränslena. Detta kräver att katalysatorerna är både aktiva och tåliga.  Syftet med detta doktorandprojekt har varit att studera effekten av biobränsle- och motoroljerelaterade kontamineringsämnens påverkan på avgasreningskatalysatorer för tunga dieselmotorer.  Huvudfokuset har varit påverkan på lågtemperaturegenskaperna hos två olika typer av SCR-katalysatorer, V2O5-WO3/TiO2 (VWTi) och Cu-SSZ. Resultat från projektet har visat att fosfor kan ackumuleras i både VWTi och Cu-SSZ-13 och deaktivera dessa, medan svavel endast deaktiverar Cu-SSZ-13. Denna deaktivering syns vid låga temperaturer där Cu-SSZ-13 annars har en betydligt bättre prestanda än VWTi. Prestandan för svavelförgiftad Cu-zeolit kan delvis fås tillbaka genom att öka temperaturen i avgaserna i svavelfri miljö. Närvaro av ammoniak i avgasen underlättar regenereringen. VWTi-katalysatorn är däremot inte känslig för svavel utan får snarare en något förbättrad prestanda. Däremot är alkalimetaller ett starkt gift för VWTi.  En uppströms DOC kan väsentligt förbättra lågtemperaturprestandan för VWTi och för svavelförgiftad Cu-SSZ-13 genom att förse dessa med NO2 så att snabb SCR kan uppnås. DOCn kan också skydda SCR-katalysatorer från fosforförgiftning genom att själv fånga upp fosfor. För mycket fosfor på DOCn resulterar dock i förgiftning även av denna, vilket påverkar resten av avgasbehandlingssystemet negativt. Resultaten från detta projekt kan användas för att utveckla robusta avgasbehandlingssystem för olika typer av tillämpningar, och kan bidra till utvecklandet av mer tåliga katalysatorer.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-267206

Innehållsansvarig:Sabina Fabrizi
Tillhör: CBH
Senast ändrad: 2020-02-05