Effects of trace elements in biodiesel on the performance of diesel oxidation catalysts in heavy-duty vehicles
Tid: Fr 2020-10-23 kl 13.00
Plats: https://kth-se.zoom.us/webinar/register/WN_MeZ1rFV6T_yyS-t_SGH4uA, Stockholm (English)
Ämnesområde: Kemiteknik
Respondent: Jonas Granestrand , Kemisk teknologi, Process Technology
Opponent: Dr. Todd J. Toops, Oak Ridge National Laboratory, Tennessee, USA
Handledare: Lars Pettersson, Processteknologi
Abstract
För att minska utsläppen av växthusgaser, har transportsektorn börjat övergå till användning av biobränslen. Tunga dieselfordon är utrustade med efterbehandlingssystem, bestående av katalysatorer och filter. Hur dessa komponenter påverkas av användandet av biobränslen är inte fullt utrett. Biodiesel i form av fettsyrametylestrar (FAME) kan innehålla höga halter av orenheter med ursprung antingen i biomassan som har använts som råvara, eller från produktionsprocessen. Dessa orenheter skulle kunna förgifta katalysatorerna i efterbehandlingssystemet.
Arbetet som beskrivs i denna avhandling hade som mål att undersöka hur dieseloxidationskatalysatorn (DOC) påverkas av orenheter i FAME-biodiesel. DOCn minskar utsläpp av CO och kolväten, men den genererar också NO2 från NO, vilket är nödvändigt för att övriga komponenter i efterbehandlingssystemet ska fungera optimalt. Då DOCn är först efter motorn i efterbehandlingssystemet utsätts den för högre halter av orenheter i bränslet än övriga komponenter.
En katalysator som hade använts en hel livstid i ett fordon som drevs av FAME-biodiesel undersöktes. Dessa studier visade att P hade störst effekt på den katalytiska aktiviteten i DOC och minskade aktiviteten för NO-oxidation betydligt. Däremot hade Na och Ca endast en marginell effekt på aktiviteten. Den största orsaken till katalysatordeaktivering var dock termisk åldring snarare än förgiftning.
In-situ-studier av förgiftade modellkatalysatorer med röntgenabsorptionsspektroskopi visade en stark elektronisk interaktion mellan P och de katalytiskt aktiva partiklarna av Pt- och Pd-metall under oxidation av CO. Däremot syntes inga sådana interaktioner för Na eller K. Enligt elektronspektroskopi band P till Pt-Pd-partiklar, medan Na och K var jämnt utspridda över katalysatorns washcoat av Al2O3.