walden-pond



انتشار اکسیدهای ازت به داخل اتمسفر از متورهای سوخت یک تهدید تندرستی جهانی مهم است.با استفاده از یک سری استراتژی ها و الزامات قانونی که شامل استفاده از فلزات گروه پلاتینیوم بعد از عمل می باشند، در طی دهه های گذشته میزان اکسیدهای ازت منتشره از وسایل نقلیه بطور پیشرونده ای کاهش یافته است.با گسترش قوانین در سراسر دنیا و پوشش ها و چفت و بست های بیشتر به کار رفته در انواع وسایط نقلیه، چنین به نظر می رسد که استفاده از فلزات گروه پلاتینیوم در کنترل انتشارات رشد یابد.از نقطه نظر راه حل های کاتالیستی رایج و جامع توسعه یافته، تقاضای فلزات گروه پلاتینیوم جهت کاهش اکسیدهای ازت باید با در نظر گرفتن کاهش سایر آلاینده ها مفید تشخیص داده شود.


اکسید ازت چیست؟
اکسیدهای ازت مجموعه ای از منوکسید کربن و دی اکسید کربن می باشند که به عنوان محصولات جانبی در احتراق در درجه حرارت بالا همانند آنچه که در سیلند وسیله نقلیه به وقوع می پیوندد تولید می شوند.اکسیدهای ازت عامل یا کنترل کننده محدوده ای از بیماری های تنفسی از قبیل آسم،آمفیزم ریوی، برونشیت و ... که باعث مرگ های زودرس می باشند، هستند.اثر معکوس عمده دیگر اکسیدهای ازت تشکیل ازن است که موجبات آسیب دیدگی شش را فراهم می آورد.
کنترل اکسیدهای ازت
مقررات نیازمند کنترل انتشار اکسیدهای ازت از موتورهای وسایل نقلیه موتوری در خیلی از کشورهای دنیا اجباری شده است.فناوری های تبدیل اکسیدهای ازت به گازهای کمتر مضر پیشرفت مهم چند دهه دخیر بوده است و توسعه های اخیر به مفهوم این است که امروزه انتشارات اکسیدهای ازت از موتورهای دیزلی و بنزینی می توانند به مقادیر حداقلی تنزل پیدا نمایند.استاندارد یورو 5 اتحادیه اروپا در سال 2009 مقادیر اکسیدهای ازت را به ترتیب به کمتر از 0.06 گرم در هر کیلومتر و 0.18 گرم به ازای هر کیلومتر برای اتومبیل های بنزینی و دیزلی کاهش داده است.در ژاپن استانداردها از این مقادیر هم سختگیرانه تر هستند.در امریکا، استانداردهای سختگیرانه تر مواجهه با انتشار اکسیدهای ازت وسایط نقلیه بنزینی و دیزلی را همانند کرده و کارخانجات را ملزم نموده است که انتشارات اکسیدهای ازت را بطور متوسط در محدوده 0.07 گرم به ازای هر کیلومتر نگه دارند.تغییر بعدی مقررات اتحادیه اروپا در سال 2014 اتفاق افتاد و این اتحادیه ضمن پایین بردن میزان اکسیدهای ازت به میزان 55 درصد و رسانیدن آن به 0.08 گرم در هر کیلومتر، اکسیدهای ازت منتشره از موتورهای بنزینی را همان مقدار مقرر در یورو 5 نگهداری نمود.مقررات پذیرفته شده اتحادیه اروپا در سال 2009(یورو 5) مورد پذیرش کشورهایی همچون هند و چین که از مقررات چنین کشورهایی پیروی می کنند نیز می باشد.

KATA1

KATA2
تقاضای فلزات گروه پلاتینیوم
بنزین
کنترل اکسیدهای ازت با استفاده از کاتالیست سه راهه پالادیوم و رادیوم فناوری خوبی است که کنترل انتشار اکسیدهای ازت را به همراه داشته و تقاضای بالای رادیوم را رقم زده است.محدوده های شناسایی فعلی که از الزام یورو 6 می آیند، مقادیر آستانه انتشار اکسیدهای ازت را قبل از اینکه راننده متوجه مشکل کاتالیستی شود تا میزان 70 درصد کاهش می دهند.بنابراین، سازنده ها در حال حاضر روی بهبود بیشتر دوام و پایداری کاتالیست ها کار می کنند.یکی از راههای بالقوه می تواند افزایش نسبی بارگذاری رادیوم باشد.به دلیل فعالیت بالاتر رادیوم در کاهش اکسیدهای ازت، می توان در مصرف پالادیوم یک سه راهه کاتالیستی صرفه جویی نموده و در عوض با استفاده از مقدار کمتری رادیوم، با هزینه کمتر، بهره دهی سیستم را بالاتر برد.
حرکت به طرف موتورهای کارآمدتر منجر به توسعه موتورهای بنزینی با استفاده از شارژ طبقه بندی شده یا سوخت ضعیف در فرآیند سوزاندن شده است.این موتورهای بنزینی در قیاس با موتورهای بنزینی معمولی اکسیدهای ازت بیشتر در سیلندرهایشان تولید می کنند و لذا نیاز به نوعی فروکش اکسیدهای ازت، همانند آنچه که توسط کاتالیست های تله ای اکسیدهای ازت ضعیف به وقوع می پیوندد، دارند تا بطور موثری با این انتشارات برخورد نمایند.در حالی که کارخانجات ویژه ایجاد تله ضعیف اکسیدهای ازت را مبنای کار خود قرار می دهند، اساسا تقاضای آینده پلاتینیوم زیاد خواهد شد، هر چند پالادیوم و رادیوم نیز همچنان مورد تقاضا خواهند بود.
دیزل سبک
استانداردهای سختگیرانه تر انتشار اکسیدهای ازت وسایط نقلیه موتورهای دیزل سبک در سراسر دنیا، استفاده ها را به کاهش کاتالیتیکی انتخابی گروههای غیر فلزات گروه پلاتینیوم یا کاتالیست های تله ای اکسیدهای ازت ضعیف شامل فلزات گروه پلاتینیوم کشانیده است.در ایالات متحده، استانداردهای انتشار رایج ، وسایل نقلیه موتوری دیزل سبک را مجبور می کنند که انواعی از فعالیت های بعد از عمل تولید اکسیدهای ازت را که اساسا بر پایه استفاده از )SCR کاهش کاتالیتیکی انتخابی گروههای غیر فلزات گروه پلاتینیوم ( قرار دارد جدی بگیرند.در اروپا،استانداردهای انتشار یورو 6 از 2014 به بعد سختگیرانه تر بوده و غالب وسایط نقلیه موتوری دیزلی را مجبور به بهره گیری از کاهش کاتالیتیکی انتخابی گروههای غیر فلزات گروه پلاتینیوم یا کاتالیست های تله ای اکسیدهای ازت ضعیف شامل فلزات گروه پلاتینیوم می نماید.انتخاب اینکه کدام فناوری مورد استفاده قرار گیرد به ملاحظات مختلفی بستگی دارد که از آن میان می توان به وزن وسیله نقلیه، میزان اکسیدهای ازت منتشره و کل هزینه سیستم بعد از عمل اشاره کرد.عموما کاهش کاتالیتیکی انتخابی گروههای غیر فلزات گروه پلاتینیوم برای وسایط نقلیه کوچک تا متوسط و کاتالیست های تله ای اکسیدهای ازت ضعیف شامل فلزات گروه پلاتینیوم برای وسایط نقلیه بزرگ مورد استفاده قرار می گیرد.طبق پیش بینی های یورو 6، در چند سال آینده مقبولیت کاهش کاتالیتیکی انتخابی گروههای غیر فلزات گروه پلاتینیوم در دیزل های سبک روند صعودی را طی نموده و تقاضای فلزات گروه پلاتینیوم را افزایش خواهد داد.
دیزل سنگین
استفاده از کاتالیست های تله ای اکسیدهای ازت ضعیف شامل فلزات گروه پلاتینیوم به عنوان فناوری کاهش اکسیدهای ازت در بازار دیزل های سنگین بخوبی جا افتاده است و به بهره برداران اجازه می دهد که محدودیت های انتشار و بازدهی بالای سوخت را توامان داشته باشند.کشورهای اروپایی از یورو 4 در 2005 کنترل اکسیدهای ازت را با استفاده از کاتالیست های تله ای اکسیدهای ازت ضعیف شامل فلزات گروه پلاتینیوم انجام داده اند.در ژاپن، اغلب تولید کنندگان از این سیستم استفاده کرده و به محدوده انتشارات مقرر شده در JP09 در 2009 رسیده اند.در ایالات متحده، کاتالیست اکسیداسیون دیزل و فیلتر ذره ای دیزل توسط اغلب کارخانجات مورد استفاده قرار گرفته و محدوده های US2007 را برآورده ساخته اند.در هنگام سختگیرانه تر شدن مقررات، کاتالیست های تله ای اکسیدهای ازت ضعیف شامل فلزات گروه پلاتینیوم اضافه شده و استانداردهای US2010 را برآورده ساختند.کاتالیست زدایش آمونیاک نیز توسط اغلب کارخانجات مورد استفاده قرار گرفت.سازنده های اروپایی با معرفی محدوده های انتشار یورو 6 در سال های 2013-14 سیستم مشابه بعد از عمل را معرفی کرده و تقاضای فلزات گروه پلاتینیم را افزایش دادند.
غیر جاده ای
محدوده های انتشار موتورهای دیزلی غیر جاده ای به اندازه کافی سختگیرانه شد و در ژانویه 2011 با معرفی محدوده های 4 ردیفی ایالات متحده و ژاپن و محدوده های مرحله 3B در اروپا نیاز به سیستم بعد از عمل پیدا کرد.گستره ای از استراتژی های مختلف بعد از عمل بر پایه نیازمندی های ویژه موتورهای دارای کاربردهای مختلف برای مصرف کنندگان نهایی توسط تولید کنندگان موتورهای غیر جاده ای مورد پذیرش قرار گرفت.محدودیت های سختگیرانه تر انتشارات اکسیدهای ازت این موتورها از 2014 معرفی گردید و نیاز به سیستم بعد از عمل اکسیدهای ازت را ایجاد نمود.
استراتژِی های کنترل انتشارات اکسیدهای ازت
چرخش گاز اگزوز:استراتژی مدیریت برای کنترل اکسیدهای ازت بر پایه بازچرخش بخشی از گاز اگزوز موتور و بازگرداندن آن به سیلندرهای موتور صورت می گیرد.این کار مقدار اکسیژن اضافی جریان گاز را کاهش داده و به پایین آمدن درجه حرارت حین احتراق منجر خواهد شد.تکنیک مورد استفاده برای موتورهای بنزینی و دیزلی کار می کند، اما دارای این ایراد اساسی است که میزان ذرات معلق را بالا می برد.چرخش گاز اگزوز به تنهایی قادر به برآورده ساختن استانداردهای ذرات معلق و اکسیدهای ازت در اروپا، ژاپن و امریکای شمالی نیست و بنابراین عموما سیستم های بعد از عمل اضافی مورد نیاز خواهند بود.

KATA3
کاتالیست های سه راهه:در اواخر 1970 برای موتورهای بنزینی مورد استفاده قرار گرفته و مقادیر اکسیدهای ازت،هیدروکربن ها و منوکسید کربن را کاهش دادند.اگر یک موتور بنزینی در اطراف نقطه استوکیومتری کار کند(نسبت هوا به سوخت 14.7 به یک)، یک کاتالیست منفرد می تواند همزمان هر سه آلاینده را حذف نماید.کاتالیست های سه راهه مدرن عموما تشکیلات پالادیوم-رادیوم یا سه فلزی هستند.از این میان پالادیوم برای اکسید کردن هیدروکربن و منوکسید کربن استفاده می شود و رادیوم اکسیدهای ازت را به نیتروژن احیا می نماید.

KATA4
تله های اکسیدهای ازت ضعیف:در این سیستم کاتالیست های جاذب اکسیدهای ازت، اکسیدهای ازت را از جریان خروجی ضعیف(با محتویات اکسیژن بالا) توسط اکسیداسیون به دی اکسید ازت که با جذب روی سوبستره به شکل فاز جامد نیترات دنبال می شود حذف می کنند.موتور سپس دارای جریان قوی می شود(محتویات اکسیژن کم) و اکسیدهای ازت با رهایی از حالت جذب شده، روی کاتالیست رادیوم به نیتروژن تبدیل می شوند.اگرچه این فناوری در تبدیل اکسیدهای ازت موثر است، نیاز به کارکرد دوره ای موتور غنی به مفهوم این است که تله های اکسیدهای ازت ضعیف عموما به عنوان گسترده ترین جاذب های کاربردهای حساس به هزینه های سوخت از قبیل دیزل های سنگین و ماشین آلات کشاورزی محسوب نمی شوند.

KATA5
کاهش کاتالیتیکی انتخابی:از محلول اوره(آمونیاک) به عنوان احیا کننده استفاده کرده و اکسیدهای ازت را به آب و نیتروژن احیا می کند.واکنش عموما در درجه حرارت های به قدر کافی بالا انجام می گیرد تا بتواند از کاتالیست های با پایه فلز استفاده نماید.از آنجا که این فرآیند به مخزن خارجی اوره و سیستم تزریق نیاز دارد، استفاده آن عموما به وسایط نقلیه دیزلی سنگین و وسایط نقلیه سبک بزرگتر محدود شده است.در برخی حالات، به ویژه وسایط سنگین، یک کاتالیست زدایش آمونیاک شامل پلاتینیم نیز مورد استفاده قرار می گیرد تا از انتشار مازاد آمونیاک از اگزوز جلوگیری به عمل آورد.

KATA6
چنانچه مایل هستید فعالیت خود را در سایت "یاشار بوم راشین" تبلیغ نمایید، لطفا اینجا را کلیک کنید.