柴油机NOx后处理技术

柴油机NOx后处理技术

在柴油机稀薄燃烧条件下，氮氧化合物（NOx）的催化还原是柴油机研究中一个重要目标。常用的NOx后处理技术有5种：直接催化分解、选择性催化还原（SCR）、NOx捕集、等离子体辅助消减、结合碳烟燃烧的NOx还原。

NOx的直接催化分解一般以贵金属铂、钯为催化剂，分解过程首先是在贵金属表面的活性位上吸附NOx分子，解离为N原子和O原子；然后以O原子和N原子的形式脱附，使活性位再生。由于O原子的脱附十分困难，抑制了分解反应的持续进行，因而直接催化分解技术在实际应用过程中难度较大。

NOx的SCR是在富氧条件下，NOx首先与还原剂反应转化为N2和H2O。一般使用的还原剂为尿素。利用SCR降低NOx能够实现较高的转化率。但是，SCR催化剂的高温热稳定性和耐水性较差，而柴油机排放的温度较高且不稳定，因而其在实际应用过程中存在限制。

NOx捕集技术是通过捕集和还原两个阶段的交替循环实现NOx排放的降低。捕集阶段利用吸附剂吸附排放中的NOx，还原阶段则是在富氧条件下将吸附的NOx还原为N2和H2O。吸附剂在未达到饱和状态前始终处于捕集阶段，当其达到饱和状态后，则进入还原阶段，完成其再生。

NOx的等离子体辅助消减首先采用放电等离子体对排放进行预活化，将其中的NO氧化为NO2，同时生成还原性较强的中间物，之后在催化剂上将中间物还原为NO2为N2和H2O。该技术对NOx的转化效率较高，可能成为未来柴油机上主要的后处理技术。

NOx结合碳烟燃烧的还原技术利用柴油微粒过滤器（DPF）中吸附的碳烟燃烧，NOx作为氧化剂，碳烟作为还原剂，在催化剂上进行氧化还原反应，实现DPF再生的同时，降低NOx排放。这种技术最具成本效益，但是转化率较低，不能作为需要的NOx消除技术。

刊名：Catalysis,Structure &Reactivity（英）

刊期：2016年第1期

作者：Marco Piumetti et al

编译：陈丁跃