v. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
1.4.1. Các nghiên cứu trong nước
1.4.1.1. Các giải pháp kỹ thuật
Hiệu quả xử lý của BXT bị ảnh hưởng rất lớn bởi nhiệt độ làm việc. BXT thường làm việc với hiệu suất rất thấp khi nhiệt độ của lõi xúc tác thấp hơn khoảng nhiệt độ 250÷300oC. Do vậy, trong giai đoạn khởi động lạnh và chạy ấm máy, khi nhiệt độ khí thải còn thấp, BXT chưa được sấy nóng đáng kể nên hiệu quả xử lý khí thải trong giai đoạn này rất thấp. Vì vậy một lượng lớn khí thải độc hại phát thải ra ngoài môi trường từ đó tăng lượng phát thải cho cả chu trình hoạt động của xe. Để cải thiện hiệu quả làm việc của BXT trong giai đoạn khởi động lạnh và chạy ấm máy, Hoàng Đình Long và cộng sự đã thực hiện giải pháp sấy nóng BXT bằng dòng điện cao tần, sơ đồ như thể hiện trên Hình 1.24 [24].
Hình 1.24. Sơ đồ sấy nóng BXT bằng dòng điện cao tần [24] (a) với hệ thống sấy nóng (b) sơ đồ quấn dây quanh BXT
1- Acquy 12V; 2- Mạch biến tần; 3- Các vòng dây cảm ứng; 4- BXT; 5- Ống thải
Kết quả nghiên cứu cho thấy khi BXT được sấy nóng bằng dòng cao tần với công suất 400 W trong thời gian 30s ngay sau khi khởi động động cơ. Phương án này đặc biệt hiệu quả với chế độ không tải nhanh và 10% tải. Ở chế độ không tải nhanh tốc độ 2.500 v/ph có sấy, BXT làm việc hiệu quả ngay từ giây thứ 30 của quá trình chạy ấm máy so với giây thứ 230 khi không sấy nóng và tăng đáng kể hiệu quả chuyển đổi của BXT trong thời gian khảo sát 300s. Còn ở chế độ 10% tải, tốc độ 2500 v/ph có sấy nóng, BXT làm việc hiệu quả ngay từ giây thứ 25 của quá trình chạy ấm máy so với giây thứ 160 khi không sấy nóng. Kết quả đánh giá tổng thể theo chu trình thử ECE R40 hàm lượng các phát thải CO, HC và NOx đều giảm mạnh (Hình 1.25).
Hình 1.25. So sánh phát thải của xe theo chu trình thử ECE R40 trong hai trường hợp có và không có sấy [24]
1.4.1.2. Các nghiên cứu phát triển vật liệu xúc tác
Tại Việt Nam, nghiên cứu phát triển các vật liệu xúc tác thay thế cũng đang nhận được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học. Đoàn Kim Hồng và cộng sự đã đánh giá
27
khả năng ô xy hóa CO với xúc tác nano Au trên một số chất mang khác nhau [61]. Kết quả cho thấy khả năng ô xy hóa CO có thể lên tới 60 - 90% ở ngay nhiệt độ phòng (Hình 1.26).
Hình 1.26. Khả năng chuyển hóa CO của xúc tác nano Au trên chất nền MgO và ZrO2 [61]
Nguyễn Trí đã nghiên cứu ô xy hoá sâu CO và p-xylence trên xúc tác Pt-CuO với các chất mang khác nhau [62]. Kết quả cho thấy trong môi trường không tạp chất hiệu suất chuyển hóa CO và p-xylence đạt tới gần 100% với nhiệt độ phản ứng khoảng 3000C (Hình 1.27). Tuy nhiên hiệu suất chuyển hóa bị giảm đáng kể trong điều kiện môi trường phản ứng có hơi nước.
Hình 1.27. Hiệu suất chuyển hóa CO và p-xylence của xúc tác Pt-CuO với các chất nền khác nhau [62]
Bùi Hồng Quang và cộng sự đánh giá khả năng ô xy hóa một số hydrocacbon với các xúc tác kim loại (Bảng 1.2) [63]. Kết quả cho thấy nhiều hệ xúc tác có hiệu quả rất cao như các ô xít Mn, Mn(Cu)γ-Al2O3... tuy nhiên nhược điểm chính của các chất xúc tác này là nhiệt độ chuyển hóa còn khá cao.
Bảng 1.2. Khả năng chuyển hóa các hdrocacbon với các xúc tác kim loại [63]
Xúc tác Chất ô nhiễm Nhiệt độ phản ứng (K) Độ chuyển hóa (%)
Mn2O3 Toluene 523-529 ~ 100
Mn3O4 Toluene 603-608 ~ 100
28 5%Ni/ACF Toluene 573 ~90 Mn(Cu)/γ- Al2O3 BTX 623 ~ 100 0,5%K/ Mn3O4 Toluene Benzen 523 ~ 100 5%Cu/ Al2O3 Toluene 623 100
5%Cu/ CeO2 Toluene 438 100
20%V/ Al2O3 Benzen 525 12
Cr2O3 Toluene 573 100
Cr2O3 Toluene 523 70
0,5Cu/NaFAU Toluene 523 62
0,5Cu/ZnO2 Toluene 523 90