Een team van onderzoekers van het Yale-NUS College, in samenwerking met wetenschappers in Zweden, heeft geconstateerd dat bisulfaatsoorten in de uitlaatgasstroom sterk verband houden met het verminderen van de effectiviteit van uitlaatgasreinigingskatalysatoren in dieselmotoren. Hun bevindingen maken de weg vrij voor het synthetiseren van meer zwaveltolerante katalysatoren en het ontwikkelen van regeneratiestrategieën voor katalysatorsystemen op dieselaangedreven vrachtvoertuigen. Dit zou kunnen leiden tot een lagere uitstoot van zeer giftige stikstofoxiden door dieselmotoren, dus minder vervuiling.

Yale-NUS College postdoctorale fellows Susanna Liljegren Bergman en Vitaly Mesilov, niet-gegradueerde onderzoeker Xiao Yang (klasse van 2021), en hoogleraar Wetenschap (Chemie) Steven Bernasek, dit onderzoek uitgevoerd. Ze werkten samen met medewerkers Sandra Dahlin en professor Lars Pettersson in Zweden, en Dr. Xi Shibo bij de Singapore Synchrotron Light Source van de National University of Singapore. Ze gebruikten in-situ temperatuurafhankelijke Cu K-edge röntgenabsorptiespectroscopie om precies te analyseren hoe zwaveloxiden de koper-uitgewisselde chabaziet raamwerk (Cu-CHA) katalysatoren beïnvloeden.

Katalysatoren bestaande uit koper-uitgewisselde zeolieten met een chabaziet-raamwerk (Cu-CHA) zijn momenteel de meest efficiënte manier om de uitstoot van zeer giftige stikstofoxiden door dieselmotoren te verlagen. Echter, eerdere studies toonden aan dat de werkzaamheid van Cu-CHA-katalysatoren wordt verminderd door zwaveloxiden die ook aanwezig zijn in dieseluitlaatgassen, wat een probleem vormt omdat de katalysatoren minder effectief worden om te voorkomen dat stikstofoxiden in de atmosfeer ontsnappen. In dit onderzoek, de onderzoekers ontdekten dat de effectiviteit van katalysatoren in dieselmotoren het meest wordt beïnvloed door de aanwezigheid of vorming van bisulfaat in de uitlaatstroom. Inzicht in het chemische mechanisme van hoe katalysatoren in dieselmotoren worden beïnvloed door zwaveloxiden die aanwezig zijn in dieseluitlaatgassen, zou de ontwikkeling mogelijk maken van effectievere katalysatoren die de uitstoot van stikstofoxiden door dieselmotoren zouden kunnen verminderen.

Met meer inzicht in de invloed van sulfaten op katalysatoren, toekomstig werk kan worden gedaan om te onderzoeken hoe de negatieve effecten kunnen worden verzacht. Aanvullend, de bevindingen met betrekking tot sulfaten kunnen ook worden toegepast op andere onderzoeken naar de impact van fosfor en fosforoxiden, aanwezig in biodiesel, op de prestaties van de katalysator. Dit zou kunnen leiden tot het creëren van effectievere katalysatoren voor biodieselmotoren.

Prof Bernasek zei:"De resultaten van dit fundamentele onderzoek naar de mechanismen van katalysatordeactivering vormen de basis voor de ontwikkeling van nieuwe katalysatoren en nieuwe katalysatorregeneratieprotocollen. Efficiëntere en robuustere uitlaatgassaneringskatalysatoren zijn gunstig voor het milieu door de uitstoot van stikstofoxiden te verminderen en het gebruik van efficiëntere en motoren, vermindering van de totale CO2-uitstoot. Dit helpt de impact van het aanhoudende gebruik van fossiele brandstoffen op korte termijn te verminderen, en onze overgang naar koolstofneutrale biobrandstoffen te versnellen."