Động cơ diesel được sử dụng rộng rãi trong máy móc nông nghiệp, xe cộ và tàu vì hiệu quả nhiệt cao. Lưu huỳnh chứa trong nhiên liệu diesel bị oxy hóa thành sulfur dioxide bằng cách đốt cháy. Lưu huỳnh điôxít này không chỉ gây hại cho sức khỏe con người mà còn gây ra sự vô hiệu hóa các chất xúc tác được sử dụng để xử lý NOx trong dòng khí thải.
Vấn đề này có thể được khắc phục bằng cách sử dụng nhiên liệu không có lưu huỳnh dựa trên công nghệ sinh khối hoặc than sạch hoặc bằng cách lắp đặt bộ lọc khử lưu huỳnh để loại bỏ oxit lưu huỳnh ở thượng nguồn của chất xúc tác NOx. Các nhà nghiên cứu tại trường đại học Kanazawa đã phát triển bộ lọc MnO2 hỗ trợ plasma tạo ra khí thải không có NOx và SOx. Công nghệ này làm tăng tính chất khử lưu huỳnh của MnO2 với hoạt động của ozone từ plasma không cân bằng áp suất khí quyển (atmospheric-pressure non-equilibrium). Các loại hóa chất hoạt hóa (gốc O3, OH, v.v.) có trong huyết tương thúc đẩy phản ứng khử lưu huỳnh và phản ứng khử.
MnO2 phản ứng với lưu huỳnh và oxit nitơ để tạo ra sunfat và nitrat tương ứng. Sự tương tác giữa SO2 và NO2 làm giảm hiệu suất của chất xúc tác MnO2 trong việc loại bỏ cả hai loài. Giáo sư Huang thuộc Viện chuyển đổi năng lượng Quảng Châu đã phân tích vật liệu xúc tác MnO2 sau khi tiếp xúc với khí thải mô phỏng chứa cả SO2 và NO2 và thấy rằng cả nitrat mangan và mangan sulfat đã được sản xuất.
“Chúng tôi đã đánh giá tác động của ozone đến hiệu suất của chất xúc tác để loại bỏ SO2 và NO2 (Hình 2). Một plasma không cân bằng áp suất khí quyển được tạo ra bằng phương pháp phóng điện rào cản điện môi. Hiệu suất của chất xúc tác trong việc loại bỏ cả SO2 và NO2 đã được cải thiện bằng cách đưa ozone vào ở nồng độ thấp khoảng 50 ppm. Sự cải thiện trong việc loại bỏ NO2 đặc biệt đáng chú ý. Sự ra đời của ozone dường như tạo ra một phản ứng để giảm nitơ oxit thành nitơ. Ở giai đoạn đầu của phản ứng, hơn 99% SO2 và NO2 đã được loại bỏ khỏi dòng khí thải.” Các nhà nghiên cứu của Đại học Kanazawa, dẫn đầu bởi Yugo Osaka, lần đầu tiên đã chứng minh rằng không phát thải NOx có thể đạt được ngay cả khi có sự hiện diện của các oxit lưu huỳnh bằng cách sử dụng bộ lọc MnO2 hỗ trợ plasma. Bộ lọc hỗ trợ plasma dường như làm tăng sự loại bỏ SO2 vì tạo ra SO3 và cũng làm giảm oxit nitơ thành nitơ.
“Những phát hiện này dự kiến sẽ được áp dụng rộng rãi trong việc làm sạch khí thải từ động cơ diesel sử dụng nhiên liệu có chứa lưu huỳnh. Chúng tôi đã làm rõ cơ chế mà cảm ứng của plasma không cân bằng làm tăng hiệu suất của bộ lọc MnO2. Chúng tôi hy vọng sẽ thúc đẩy sự phát triển hơn nữa của các bộ lọc MnO2 hỗ trợ plasma và do đó cho phép sử dụng nhiều loại nhiên liệu hơn mà không ảnh hưởng xấu đến chất lượng không khí.”
Phys.org
