Yakın zamanda yapılan bir çalışmada, tek veya birkaç paladyum atomu kullanan bir katalizör; düşük sıcaklıklarda doğal gaz motoru egzozundan yanmamış metanın %90’ını uzaklaştırdı. Daha fazla araştırma yapılması gerekse de, tek atom katalizindeki bu ilerleme, ısıyı karbondioksitin yaklaşık 25 katı oranında hapseden en kötü sera gazlarından biri olan metanın egzoz emisyonlarını azaltma potansiyeline sahiptir.
Nature Catalysis dergisinde yer alan habere göre, Washington Eyalet Üniversitesi ve SLAC Ulusal Akseleratör Laboratuvarı arasında yürütülen bir araştırma, tek atomlu katalizörün 350°C’den (662° Fahrenheit) daha düşük sıcaklıklarda motor egzozundan metanı uzaklaştırabildiğini ve daha yüksek sıcaklıklarda reaksiyon kararlılığını koruyabildiğini gösterdi.
WSU Gene ve Linda Voiland Kimya Mühendisliği ve Biyomühendislik Okulu’nda Regent Profesörü ve makalenin yazarlarından biri olan Yong Wang, “Bu, insanların mücadele ettiği zorlukların (düşük sıcaklıkta hareketsizlik ve yüksek sıcaklıkta istikrarsızlık) mucizevi bir şekilde üstesinden gelen neredeyse kendi kendini modüle eden bir süreç” dedi.
Doğal gaz motorları dünya çapında yaklaşık 30 milyon ila 40 milyon araçta kullanılmakta olup Avrupa ve Asya’da popülerdir. Gaz endüstrisi de bu motorları insanların evlerine doğal gaz pompalayan kompresörleri çalıştırmak için kullanmaktadır. Genellikle benzinli veya dizel motorlardan daha temiz kabul edilirler, daha az karbon ve partikül kirliliği yaratırlar.
Ancak doğal gazla çalışan bu motorlar çalıştıklarında, katalitik konvertörleri düşük sıcaklıklarda iyi çalışmadığı için yanmamış, ısıyı hapseden metan yayarlar. Metan giderimi için kullanılan katalizörler ya düşük egzoz sıcaklıklarında verimsizdir ya da yüksek sıcaklıklarda ciddi şekilde bozulurlar.
SLAC Ulusal Akseleratör Laboratuvarı’nda çalışan bir bilim insanı olan yardımcı yazar Frank Abild-Pedersen, “Doğal gaz kullanımına doğru büyük bir yönelim var ancak bunu içten yanmalı motorlarda kullandığınızda, egzozdan her zaman yanmamış doğalgaz çıkacaktır ve bunu gidermenin bir yolunu bulmanız gerekir. Aksi takdirde, daha şiddetli küresel ısınmaya neden olursunuz,”dedi. “Eğer egzozdaki metanın %90’ını uzaklaştırabilir ve reaksiyonu sabit tutabilirseniz, bu muazzam bir şey.”
Wang, aktif metallerin bir destek üzerinde tek başına dağıldığı tek atomlu bir katalizörün de pahalı ve değerli metallerin her atomunu kullandığını sözlerine ekledi.
“Eğer onları daha reaktif hale getirebilirseniz, bu pastanın üzerindeki krema olur” dedi.
Araştırmacılar çalışmalarında, seryum oksit desteği üzerinde tek paladyum atomlarından oluşan katalizörlerinin, motor yeni çalışmaya başladığında bile motor egzozundan metanı verimli bir şekilde uzaklaştırdığını göstermeyi başardılar.
Motor egzozunda her zaman bulunan eser miktardaki karbonmonoksitin, oda sıcaklığında reaksiyon için dinamik olarak aktif bölgeler oluşturmada önemli bir rol oynadığını buldular. Karbonmonoksit, paladyumun tek atomlarının taşınarak düşük sıcaklıklarda metan moleküllerini verimli bir şekilde parçalayan iki veya üç atomlu kümeler oluşturmasına yardımcı oldu.
Ardından, egzoz sıcaklıkları yükseldikçe, nanometre altı boyuttaki kümeler tekrar tek atomlara dağıldı ve böylece katalizör termal olarak kararlı hale geldi. Bu tersine çevrilebilir süreç, katalizörün etkili bir şekilde çalışmasını ve soğuk çalıştırma da dahil olmak üzere motorun çalıştığı süre boyunca her paladyum atomunu kullanmasını sağlıyor.
SLAC Ulusal Akseleratör Laboratuvarı’nda çalışan bir bilim insanı ve makalenin ortak yazarı olan Christopher Tassone, “Desteklenen paladyum katalizörünü istikrarlı ve son derece aktif tutmanın ve ekipteki farklı uzmanlıklar sayesinde bunun neden meydana geldiğini anlamanın bir yolunu gerçekten bulabildik” dedi.
Araştırmacılar katalizör teknolojisini daha da ilerletmek için çalışıyorlar. Platin gibi diğer değerli metaller farklı davranırken paladyumun neden tekil bir şekilde davrandığını daha iyi anlamak istiyorlar.
Araştırmanın bir arabanın içine yerleştirilmeden önce kat etmesi gereken bir yol var ancak araştırmacılar bir gün çalışmayı ticarileştirmeye yaklaştırmak için endüstri ortaklarının yanı sıra Pasifik Kuzeybatı Ulusal Laboratuvarı ile işbirliği yapıyorlar.
Wang, Abild-Pedersen ve Tassone’nin yanı sıra Voiland School’da kıdemli araştırma görevlisi olan Dong Jiang da çalışmaya liderlik etti. [1]Catalyst can control methane emissions in natural gas engines
[cite]
Kaynaklar ve İleri Okuma
| ↑1 | Catalyst can control methane emissions in natural gas engines |
|---|
