Nghiên cứu bộ xúc tác xử lý khí thải trên động cơ xe gắn máy

Bài viết này trình bày một nghiên cứu về bộ xúc tác xử lý khí thải để giảm phát thải trên động cơ xe gắn máy sử dụng bộ chế hòa khí. Việc giảm lượng phát thải khí thải điển hình của xe máy được phân tích theo các chế độ vận tốc ổn định, khảo sát các điểm nhiệt độ và đo đạc so sánh các thành phần khí thải trước và sau khi sử dụng bộ xúc tác.

chuyển đổi sau thử nghiệm Hình biểu cấu trúc chứa khối xúc tác lắp đặt đường ống thải động 3.1.2 Hoạt tính xúc tác Hoạt tính xúc tác chất xúc tác Ni / monolith với trọng lượng Ni khác (3, 5, 10 12 wt%) đánh giá kỹ thuật tắt sáng sử dụng chế phẩm thức ăn xác định (C3H6 / O2 / N2 = 0.3 / 10 / 89.7%) số (tỉ lệ tốc độ dịng khí điều kiện tiêu chuẩn) GHSV = 45.000 h-1 điều trị quy mơ phịng thí nghiệm Độ chuyển hóa propylen cho qua khối tổ ong chứa Niken (5 - 12 wt% Ni) đạt gần 100% 400oC khoảng thời gian 50 (hình 10 11) Ở điều kiện phản ứng, chuyển hóa propylene khối Ni/Al2O3 (10 wt% Niken) thấp đáng kể (Hình 12) KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết thử nghiệm xúc tác mơ hình phịng thí nghiệm 3.1.1 Đặc tính xúc tác Các chất xúc tác đặc trưng cách hấp thụ N2, xác định pha vật liệu (XRD), độ giảm nhiệt độ (TPR-H2) tính chất Polymer hữu dẫn điện (ICP) để xác định số lượng vị trí hoạt động khối xúc tác trạng thái pha hoạt động Kết XRD TPR-H2 cho thấy pha hoạt động Ni chủ yếu Ni NiO phân bố bề mặt kênh cordierite (Hình 9) Hình 10 Hiệu suất chuyển hóa propylene với trường hợp trọng lượng Niken thay đổi Hình Mơ hình cường độ hoạt động chất xúc tác với thành phần Niken thay đổi (0, 10 12% Niken khối tổ ong) Hình 11 Hiệu suất chuyển hóa propylene theo thời gian Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 51 (01/2019) Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh nhận thấy giảm rõ rệt với trường hợp sử dụng xúc tác chuyển đổi, độ giảm trung bình 2% tất tốc độ Kết thể xúc tác có ảnh hưởng đến oxy hóa CO Bên cạnh đó, sử dụng cung cấp khí phụ nồng độ CO có xu hướng giảm giảm nhiều so với xúc tác tốc độ 40 km/h khoảng 0.25% CO theo thể tích Hình 12 So sánh hiệu suất chuyển hóa propylene sử dụng xúc tác Ni khác 3.2 Kết thử nghiệm xúc tác chuyển đổi động xe gắn máy Kết thử nghiệm để đánh giá ảnh hưởng chuyển đổi xúc tác lên thành phần phát thải động đốt trình bày phần Ngồi ra, động chế hịa khí có q trình cháy giàu nhiên liệu lamda khoảng từ 0,85 đến 0,95 [8] Do đó, hệ thống cung cấp thêm khơng khí (AIS) thử nghiệm kết hợp với chuyển đổi xúc tác nhằm mục đích cung cấp oxy bổ sung để thúc đẩy q trình oxy hóa CO HC Hình 14 Ảnh hưởng xúc tác xử lý khí thải cung cấp khí phụ đến thành phần HC Kết ảnh hưởng thành phần HC thể hình 14, thành phần HC nhận thấy giảm rõ trường hợp sử dụng cung cấp khí phụ, so sánh với trường động nguyên thủy Thêm vào đó, trường hợp sử dụng xúc tác chuyển đổi, thành phần HC ghi nhận giảm hoạt động chế độ cầm chừng, 30 km/h 40 km/h, tương ứng với độ giảm 39%, 5.3% 3.95% Hình 13 Ảnh hưởng xúc tác xử lý khí thải cung cấp khí phụ đến thành phần CO Hình 13 thể kết thành phần khí thải CO trường hợp thử nghiệm có khơng có xúc tác chuyển đổi sử dụng thêm cung cấp khí phụ Thành phần CO Hình 15 Ảnh hưởng xúc tác xử lý khí thải cung cấp khí phụ đến thành phần NOx Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 51 (01/2019) Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh Kết thành phần NOx khí thải thử nghiệm trường hợp khác trình bày hình 15 Thành phần NOx cao sử dụng xúc tác so với trường hợp lại Tại tốc độ 20 km/h, trường hợp có khơng có xúc tác chênh lệch đến 650 ppm Điều tương ứng với việc sử dụng bọc cách nhiệt, nhiệt độ khí xả tăng cao, làm cho trình sinh NOx tăng theo Tốc độ khí xả phát thải mơi trường từ động nhanh Chính thời điểm tức thời chế độ thử nghiệm điều kiện nhiệt độ khơng chênh lệch nhiều trường hợp Tuy nhiên, xúc tác phần hấp thụ nhiệt độ từ dịng khí xả Vì vậy, nhiệt độ khí xả trường hợp có sử dụng xúc tác hầu hết giảm so với trường hợp cịn lại Hình 16 Ảnh hưởng xúc tác xử lý khí thải AIS đến thành phần CO2 Hình 18 Ảnh hưởng cách nhiệt đến nhiệt độ khí thải Hình 16 hiển thị kết thành phần CO2 khí xả trường hợp thử nghiệm khác Hầu hết thành phần CO2 tăng so với thử điều kiện nguyên động Tại tốc độ 20 km/h, kết thể khác biệt rõ rệt trường hợp không sử dụng, sử dụng AIS, sử dụng catalyst, sử dụng AIS-catalyst 8.7%, 11.9%, 12.3% 11.1% Điều phù hợp với việc thành phần CO bị oxy hóa thành CO2, khiến cho thành phần CO2 tăng lên Nhiệt độ khí xả từ họng thải đến vị trí xúc tác thử nghiệm với trường hợp có khơng có bọc cách nhiệt (insulated cover) trình bày hình 18 Nhiệt độ khí xả động xe máy thấp khó làm cho xúc tác hoạt động hiệu Chính vậy, trình thử nghiệm vật liệu cách nhiệt sử dụng để làm tăng nhiệt độ lên cao phù hợp với điều kiện hoạt động xúc tác từ 250oC trở lên KẾT LUẬN Các kết xúc tác khả quan, xúc tác cho thấy mức độ chuyển hóa khí thải q trình đốt propylen phản ứng oxy hóa CO sản phẩm cháy (CO2 H2O) từ đến 12% trọng lượng Ni xúc tác kích hoạt 400oC Hình 17 Độ thay đổi nhiệt độ với trường hợp sử dụng AIS xúc tác xử lý khí thải Ảnh hưởng chuyển đổi xúc tác đến trình phát thải động rõ ràng vận hành điều kiện thực tế Nồng độ CO HC có xu hướng giảm, NOx tăng Do đó, cần tiến hành nhiều thử nghiệm điều kiện cung cấp thành Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 51 (01/2019) Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh phần oxy cao với chế độ hoạt động động sử dụng chế hịa khí LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu tài trợ Trường Đại học Bách Khoa- ĐHQG-HCM khuôn khổ Đề tài mã số T-PTN-2017-90 Nghiên cứu xin cảm ơn Phịng thí nghiệm xúc tác, Trung tâm nghiên cứu phát triển chế biến Dầu khí (PVPro), Viện dầu khí Việt Nam hỗ trợ số thí nghiệm nghiên cứu REFERENCES [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] Mohd Taufiq Muslim, “A review on retrofit fuel injection technology for small carburetted motorcycle engines toward lower fuel consumption and cleaner exhaust emission”, Renewable and Sustainable Energy Reviews 35 (2014) 279-284, Elsevier, 2014 Yusof NBM, “Estimation of dispersion of CO, NO2, and CO2 port klang-klia road: premilinary findings”, in: Proceeding of the Malaysian Universities Transportation research forum and conferences (MUTRF 2010), Universiti Tenaga Nasional; 2010 p.150-4 Nguyen Ho Xuan Duy, Huynh Thanh Cong, “A review of emission reduction for motorcycles using aftertreatment systems”, The 11th Seatuc symposium, Ho Chi Minh City University of technology, 2017 Teoh YH, Gitano- Briggs H, Tan TH, “Development of the fuel direct injection system for small two-stroke transport”, In: Proceedings of the SAE paper 2009-32-0032; 2009 Claudio Poggianni, (2015) “Optimization of a fast light-off exhaust system for motorcycle applications”, ATI 2015-70th Conference of the ATI Engineering Association, Energy Procedia 82 (2015) 75-80 Li-Wei Jia, “The investigation of emission characteristics and carbon deposition over motorcycle monolith catalytic converter using different fuels”, Atmostpheric Environment 40 (2006), Elsevier, 2006 https://hondaxemay.com.vn/san-pham/wave-110cc/ John B Heywood, “Internal combustion engine fundametals”, ISBN: 0-07-028637-X, 1988 Tác giả chịu trách nhiệm viết: Nguyễn Hồ Xuân Duy Trường Đại học Bách khoa, ĐHQG-HCM Email: nhxduy@hcmut.edu.vn ... dụng xúc tác Ni khác 3.2 Kết thử nghiệm xúc tác chuyển đổi động xe gắn máy Kết thử nghiệm để đánh giá ảnh hưởng chuyển đổi xúc tác lên thành phần phát thải động đốt trình bày phần Ngoài ra, động. .. thể kết thành phần khí thải CO trường hợp thử nghiệm có khơng có xúc tác chuyển đổi sử dụng thêm cung cấp khí phụ Thành phần CO Hình 15 Ảnh hưởng xúc tác xử lý khí thải cung cấp khí phụ đến thành... Tuy nhiên, xúc tác phần hấp thụ nhiệt độ từ dịng khí xả Vì vậy, nhiệt độ khí xả trường hợp có sử dụng xúc tác hầu hết giảm so với trường hợp cịn lại Hình 16 Ảnh hưởng xúc tác xử lý khí thải AIS