Hình 1.22. Hình ảnh SEM bề mặt BXT khi sử dụng nhiên liệu xăng E10 [58]
a. Bề mặt BXT; b. Vị trí chuyển tiếp; c. Vách
Kết quả phân tích nhiệt vi sai TG-DTA (Differential Thermal Analysis) phần trăm các bon kết tụ tại các vị trí khác nhau. Kết quả cho thấy hàm lượng muội kết tụ trên các hạt kim loại nhóm kim loại quý cao hơn trên các hạt vật liệu trung gian. Ngoài ra, hàm lượng các hạt các bon kết tụ trên bề mặt BXT khi sử dụng xăng E10 cao hơn so với xăng thông thường. Sự kết tụ này chính là nguyên nhân dẫn đến hiệu suất BXT khi sử dụng nhiên liệu E10 giảm so với BXT sử dụng nhiên liệu xăng thông thường sau 10.000 km thử nghiệm [58].
Jiun-Horng Tsai và cộng sự đã nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng của nhiên liệu xăng E15 và E30 đối với sự làm việc của BXT trên xe máy sử dụng hệ thống nhiên liệu phun xăng điện tử, tại chế độ định mức 10 mã lực, 8000 vòng/phút [59]. Kết quả cho thấy, so với khi sử dụng RON95, lượng phát thải CO và HC trước BXT khi sử dụng nhiên liệu E10, E30 giảm lần lượt từ 30–37% và 19–28%. NOx tăng 8,1% tương ứng với E15 và giảm 2,7% ứng với E30.
Lượng phát thải của động cơ thay đổi khi sử dụng nhiên liệu xăng pha cồn kết hợp với hịa khí có xu hướng nhạt hơn khi sử dụng nhiên liệu E15, E30 nên có sự thay đổi rất lớn hàm lượng phát thải của xe khi có trang bị BXT. Cụ thể khi trang bị BXT phát thải CO, HC và NOx của xe khi sử dụng các loại nhiên liệu lần lượt giảm từ 12% (RON95) đến 61% (E30), 32% (RON95) đến 39% (E30) và 81% (E10) đến 85% (E30) so với khi khơng trang bị BXT.
Q trình thử nghiệm bền trong 16.200 km vận hành cho thấy diện tích bề mặt và thể tích lỗ rỗng của BXT bị suy giảm theo quãng đường sử dụng, ngoài ra hàm lượng phốt pho và lưu huỳnh trên bề mặt lõi xúc tác tăng đáng kể sau thời gian thử
bền. Khi sử dụng xăng pha cồn sẽ làm giảm lượng phát thải parafin, olefin và
hydrocacbon thơm nhưng tăng lượng cacbonyl và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs) trong khí thải (Hình 1.23).
Hình 1.23. Lượng phát thải VOCs (a) và tiềm năng phá hủy tầng ô zôn (b) khi sử dụng RON95, E15 và E30 trong trường hợp có (C) và khơng có (NC) BXT [59]
T. Zhu [60] đã nghiên cứu ảnh hưởng của nhiên liệu E10 và E30 trên động cơ ơ tơ có trang bị BXT, cơng suất thay đổi từ 9,7 đến 44,4 kW. Kết quả cho thấy mặc dù tổng lượng hydrocacbon (THC) khi sử dụng xăng pha cồn thấp hơn nhưng hàm lượng axetan-đêhít và đặc biệt ethanol cao hơn nhiều so với khi sử dụng xăng thông thường. Nghiên cứu cũng cho thấy BXT với hệ xúc tác Pt/Rh chuyển đổi hiệu quả đối với thành phần axetan-đêhít nhưng chuyển đổi kém hiệu quả với thành phần ethanol.
1.4. Tổng hợp các nghiên cứu nâng cao hiệu quả BXT1.4.1. Các nghiên cứu trong nước 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 cịn 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 ngồi mơi 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, Hồng 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