柴油機(jī)NOx后處理技術(shù)

在柴油機(jī)稀薄燃燒條件下，氮氧化合物（NOx）的催化還原是柴油機(jī)研究中一個(gè)重要目標(biāo)。常用的NOx后處理技術(shù)有5種：直接催化分解、選擇性催化還原（SCR）、NOx捕集、等離子體輔助消減、結(jié)合碳煙燃燒的NOx還原。

NOx的直接催化分解一般以貴金屬鉑、鈀為催化劑，分解過程首先是在貴金屬表面的活性位上吸附NOx分子，解離為N原子和O原子；然后以O(shè)原子和N原子的形式脫附，使活性位再生。由于O原子的脫附十分困難，抑制了分解反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行，因而直接催化分解技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中難度較大。

NOx的SCR是在富氧條件下，NOx首先與還原劑反應(yīng)轉(zhuǎn)化為N2和H2O。一般使用的還原劑為尿素。利用SCR降低NOx能夠?qū)崿F(xiàn)較高的轉(zhuǎn)化率。但是，SCR催化劑的高溫?zé)岱€(wěn)定性和耐水性較差，而柴油機(jī)排放的溫度較高且不穩(wěn)定，因而其在實(shí)際應(yīng)用過程中存在限制。

NOx捕集技術(shù)是通過捕集和還原兩個(gè)階段的交替循環(huán)實(shí)現(xiàn)NOx排放的降低。捕集階段利用吸附劑吸附排放中的NOx，還原階段則是在富氧條件下將吸附的NOx還原為N2和H2O。吸附劑在未達(dá)到飽和狀態(tài)前始終處于捕集階段，當(dāng)其達(dá)到飽和狀態(tài)后，則進(jìn)入還原階段，完成其再生。

NOx的等離子體輔助消減首先采用放電等離子體對(duì)排放進(jìn)行預(yù)活化，將其中的NO氧化為NO2，同時(shí)生成還原性較強(qiáng)的中間物，之后在催化劑上將中間物還原為NO2為N2和H2O。該技術(shù)對(duì)NOx的轉(zhuǎn)化效率較高，可能成為未來柴油機(jī)上主要的后處理技術(shù)。

NOx結(jié)合碳煙燃燒的還原技術(shù)利用柴油微粒過濾器（DPF）中吸附的碳煙燃燒，NOx作為氧化劑，碳煙作為還原劑，在催化劑上進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)DPF再生的同時(shí)，降低NOx排放。這種技術(shù)最具成本效益，但是轉(zhuǎn)化率較低，不能作為需要的NOx消除技術(shù)。

刊名：Catalysis,Structure &Reactivity（英）

刊期：2016年第1期

作者：Marco Piumetti et al

編譯：陳丁躍