کاهش آلایندگی گازهای خروجی از اگزوز خودروها با مبدل‌های نانوکاتالیستی

شرکت صنعتی به منظور کاهش آلایندگی از خروجی اگزوز خودروها به عنوان یکی از عوامل آلاینده هوای کلانشهرها، مبدل‌های نانو کاتالیستی را به تولید رساندند که می‌تواند به کاهش آلایندگی این مشکل تا حد زیادی کمک کند.

مبدل کاتالیستی یک قطعه شبیه به جعبه به همراه یک لوله نسبتا بلند در بخش اگزوز خودرو است که امروزه به بخش جدایی‌ناپذیر سیستم اگزوز خودروها تبدیل شده است. این مبدل گازهای خروجی از موتور را گرفته و ترکیبات مضر آن را با استفاده از کاتالیست‌هایی که دارد، تجزیه کرده و آنها را به ترکیبات کم‌خطرتر تبدیل می‌کند.

این مواد کاتالیستی معمولا از یک لایه بسیار نازک از جنس فلزات گرانقیمتی نظیر پلاتین تشکیل شده است. یک مبدل کاتالیستی معمولی حاوی تقریبا ۹ گرم پلاتین است که این میزان فلز گرانبها موجب افزایش قیمت مبدل‌های کاتالیستی می‌شود.

در مبدل‌های نانوکاتالیستی، فلزات گرانبها در ابعاد نانومتری مورد استفاده قرار می‌گیرند، از این رو هم از نظر قیمت، مقرون‌به صرفه‌تر بوده و هم به دلیل نسبت سطح به حجم بالا، توان تجزیه آلاینده‌ها در نانوذرات افزایش محسوسی پیدا می‌کند.

این نانوذرات می‌توانند انواع مختلف مواد آلاینده نظیر هیدروکربن‌ها، اکسید نیتروژن و منوکسیدکربن را تجزیه کنند. هیدروکربن‌ها حاصل بنزین سوخته نشده در موتور است که با رها شدن در هوا، دود سیاهی را ایجاد می‌کند که بسیار برای سلامتی خطرناک است. اکسیدنیتروژن پس از خروج از اگزوز خودروها در هوا جمع شده و در صورت ترکیب شدن با ابرها، موجب باران‌های اسیدی می‌شود.

منوکسیدکربن هم محصول جانبی سوختن بنزین است که تنفس آن برای سلامتی انسان و بسیاری از پستانداران خطرناک است. نانوذرات موجود در مبدل‌های نانوکاتالیستی با تجزیه این ذرات، به کاهش آلایندگی کمک شایانی می‌کنند.

این نانوذرات هیدروکربن‌ها را به دی‌اکسیدکربن و آب تبدیل می‌کنند، اکسیدنیتروژن نیز به ساختارهای ساده‌تر تجزیه می‌شود و منوکسیدکربن نیز به دی‌اکسیدکربن تجزیه می‌شود.

در حال حاضر چندین شرکت داخلی مبدل‌های نانوکاتالیستی تولید و به بازار عرضه می‌کنند. یکی از شرکت‌های بزرگ در حوزه خودرو از فناوری‌ نانو در کاتالیست خودرو استفاده کرد. این شرکت از زمانی به این سمت حرکت کرد که تصمیم گرفت از استانداردهای یورو ۲ به سمت استانداردهای یورو ۴ و یورو ۵ برود. این شرکت، موفق به دستیابی به فناوری تولید مبدل‌های کاتالیستی با استاندارد آلایندگی یورو ۴ و ۵ شده است.

در این مبدل‌های کاتالیستی همه فلزات گران‌بها از جمله پلاتین، پالادیوم و رودیوم به صورت نانوذرات در تمامی سطوح پایه کاتالیستی که دارای تخلخلی بالا هستند، توزیع شده‌ است.

یکی دیگر از شرکت‌ها نیز با استفاده از فناوری‌ نانو، کاتالیست‌هایی تولید می‌کند که آلاینده‌های خروجی از اگزوز خودرو را به حداقل می‌رساند. کاتالیست‌های نانویی این شرکت برای هر خودرو بسته به نوع آن، بنزین‌سوز یا گازسوز بودن و فناوری موتور آن‌ها متفاوت است.

در واقع بخش تحقیق و توسعه‌ این شرکت مطابق شرایط هر خودرو فرمولاسیونی منطبق با شرایط استاندارد برای تولید کاتالیست نانویی درنظر گرفته است.

به نقل از ستاد نانو، یکی دیگر از شرکت‌های صنعتی نیز از جمله تولیدکنندگان مبدل‌های نانوکاتالیستی است که برای انواع خودروهای داخلی نظیر پراید، کوییک و تیبا مبدل تولید می‌کند.

به دلیل اهمیت مقوله استاندارد در حوزه مبدل‌های کاتالیستی، یک استاندارد ملی با عنوان «آلومینای متخلخل نانوساختاری به‌عنوان پایه کاتالیست برای کنترل نشر گازهای خروجی اگزوز وسایل نقلیه – تعیین مشخصات و روش‌های اندازه‌گیری» تدوین شده است. این استاندارد به تعیین مشخصات آلومینای متخلخل نانوساختاری به شکل پودر به‌عنوان پایه کاتالیست برای کنترل نشر گازهای خروجی اگزوز وسایل نقلیه و همچنین تعیین روش‌های اندازه‌گیری آن‌ها می‌پردازد