أعلن علماء من غرب سيبيريا في روسيا عن تطوير محفزات مبتكرة تعمل على تسريع التفاعلات الكيميائية وتحتوي على نسب منخفضة من المعادن الثمينة، وذلك بهدف تقليل الانبعاثات السامة الناتجة عن محركات الديزل المستخدمة في السيارات.
وأوضح معهد الحفز الفيدرالي التابع لأكاديمية العلوم الروسية أن السيارات الروسية، بما في ذلك تلك العاملة بوقود الديزل، تطلق نحو 5 ملايين طن من المواد الضارة إلى الغلاف الجوي سنويا، وتقوم أنظمة تحييد الانبعاثات التقليدية على كتل خزفية مطلية بأكسيد الألومنيوم، تتضمن جسيمات نانوية من البلاتين والبلاديوم، بتركيز يبدأ من 30 غراما لكل قدم مكعب (أي نحو غرام واحد لكل لتر من المحفز)، وهو معدل مرتفع يفرض على الصناعة البحث عن حلول أكثر كفاءة وأقل تكلفة.
- تفاصيل الابتكار الجديد
أكد المتحدث باسم المعهد أن العلماء تمكنوا من الوصول إلى مستوى عالٍ من النشاط والاستقرار للمحفزات على الرغم من خفض محتوى المعادن الثمينة. فقد تم تقليص نسبة البلاتين والبلاديوم إلى 0.17 – 0.35 غراما لكل لتر فقط، مع إضافة 5% من أكسيد المنغنيز إلى طلاء أكسيد الألومنيوم، مما ساعد على تعزيز فعالية البلاتين.
وقالت الباحثة سفيتلانا ياشنيك من المعهد: "تتكون عوادم الديزل من ملوثات مثل الهيدروكربونات، وأول أكسيد الكربون، وأكسيد النيتروجين، والسخام، وثاني أكسيد الكبريت، وبعد عملية التحييد، يتحول العادم إلى خليط أنظف يتكون من الماء وكمية صغيرة من ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين الجزيئي".وأضافت أن إدخال أكسيد المنغنيز زاد من نشاط البلاتين داخل المحفز، مما سمح بتقليل محتوى البلاتين بنسبة 1.5 مرة (من 1 غرام إلى 0.7 غرام/لتر)، بل وأقل عند استبداله بالبلاديوم.
- كفاءة أعلى عند درجات حرارة منخفضة
وبيّنت ياشنيك أن المحفز الجديد يبدأ عمله عند درجة حرارة 180 مئوية، حيث يحقق تحويلًا يصل إلى 50% من الهيدروكربونات (بما في ذلك البروبان والبروبين)، و90% من أول أكسيد الكربون، وهذا يعني أنه يبدأ الأكسدة قبل الوصول إلى درجة التشغيل المثلى لمحرك الديزل، في حين لا يبدأ المحفز الصناعي التقليدي العمل إلا عند حوالي 250 درجة مئوية.
- خطط مستقبلية
وأكد المعهد أن الفريق العلمي سيواصل أبحاثه على أنظمة مختلفة، مع تعديل المكونات النشطة والخصائص الفيزيائية والكيميائية للمحفزات، بهدف تحسين الأداء البيئي وتقليل الاعتماد على المعادن الثمينة في الصناعات المستقبلية.