Новый катализатор сведёт на нет метановые выбросы

Вновь созданный окислительный катализатор способен не на бумаге, а на деле обеспечить полное удаление метана из автомобильных выхлопов, а также, скорее всего, пригодится при эксплуатации промышленных турбин, работающих на природном газе, основным компонентом которого является метан.

Метан — один из самых эффективных парниковых газов. До сих пор дня не было ни одного практического метода снижения уровня метановых выбросов пассажирских и грузовых автомобилей, поскольку существующие катализаторы окисления метана начинают работу после +400 ˚C, что считается типичной температурой в начале выхлопной трубы. Иначе говоря, эффективность современных катализаторов по отношению к метану невысока. Но они, что ещё хуже, имеют дурную привычку портиться, если выхлоп становится заметно горячее — к примеру, при взятии очередного холма с выжатой педалью газа или просто слишком быстрой езде.

Синим цветом в центре (на правой иллюстрации) выделено ядро оксида палладия, окружённое объёмными структурами оксида церия. (Иллюстрация University of Pennsylvania.)

В этом смысле сообщение исследователей из Пенсильванского университета (США), опубликованное в журнале Science, не может не радовать. Его авторам удалось создать катализатор, способный окислять метан при +400 ˚C полностью (то есть его эффективность при этой температуре стремится к 100%). Правда, катализатор ещё не вполне испытан в условиях «реальной эксплуатации», но, как говорят, это лишь дело времени и техники.

Чудо-вещество состоит из супрамолекулярных структур, распределённых по подложке из оксида алюминия. Супрамолекулярные структуры построены по схеме «ядро — оболочка»: ядро, составленное из наночастиц палладия, связано координационной связью с защитной оболочкой из объёмных структур оксида церия. Такой катализатор эффективнее ускоряет окисление метана при относительно низких температурах, чем любой другой протестированный авторами образец. Некоторые из традиционных катализаторов достигают уровня полной конверсии метана только при температурах, превышающих +600 ˚C, но при этом начинают деградировать. Новый же с лёгкостью выдерживает нагревание до +850 ˚C и выше, не выказывая ни малейших признаков разложения.

Единственное, чего пока не удалось проверить, — это устойчивость разработки в реальных условиях выхлопных газов, содержащих «ядовитые» для палладиевых катализаторов компоненты, такие как сера, нефтяные добавки и пар.

Подготовлено по материалам Chemical & Engineering News.