研究人员开发电催化低温燃烧策略 以减少汽车尾气中的碳烟颗粒排放

盖世汽车讯 据外媒报道，研究人员开发了一种电气化策略，以导电金属氧化物为催化剂，降低碳烟燃烧温度。本项研究由中国科学院宁波材料技术与工程研究所（NIMTE）张健教授和济南大学（Jinan University）张昭良教授的团队共同完成。

（图片来源：phys.org）

碳烟颗粒排放会引发严重的健康和环境问题。为了减少此类排放，催化碳烟燃烧是最有效的后续处理技术。然而，在交通过程中，市区柴油车经常怠速，排气温度只有100-200℃。就催化碳烟燃烧而言，这样的温度太低了。

为了在低温下实现碳烟燃烧，NIMTE和济南大学的研究人员设计了一种电气化策略，选用典型的导电金属氧化物作为催化剂，这些氧化物具有优良的抗氧化性和导电性。据介绍，在低于75℃的情况下，混合物中53%的碳烟在几分钟内就被燃烧了。其燃烧性能远优于传统的热催化碳烟燃烧，一般为T50(50%碳烟转化的温度)高于300℃。因此，电气化策略对接触条件的依赖性，比传统热过程要弱得多。

在能源需求方面，电气化过程比热力过程消耗的能源要少得多，节能率为一到两个数量级。此外，还阐明了两种关键性能机理，即催化剂中晶格氧的电驱动释放，是碳烟在低温下快速着火的原因；而导电催化剂与碳烟颗粒之间的相反静电流态化反应，则提高了催化剂与碳烟的接触效率。

这种电气化过程在碳烟燃烧点火温度方面取得了突破性进展，为解决所有汽车尾气低温后处理这一普遍性问题提供了前瞻性策略。该策略有望通过车载电力系统集成到汽车设计中，尤其是混合动力汽车。