Hide/Show Apps

Egsoz Gazındaki Hidrokarbon , Karbon Monoksit Ve Azot Oksit (no) Bileşiklerinin Üç Yollu Katalitik Konverter İle Arıtılması

Amaç ve Gerekçe Taşıtlardan çıkan ve HC, CO ve NOx bileşimlerini ihtiva eden zararlı gazların özellikle büyük şehirlerde hava kirliliğine katkılarının büyük olduğu bilinmektedir. Günümüzde bu problemin en iyi çözümü, bu bileşimlerin aynı anda katalitik oksidasyon ve indirgenme yolu ile kısmen zararsız olan CO2, N2 ve suya üç yollu katalitik konverter kullanılarak dönüştürülmesidir. Bu katalitik konvertörler katalizör olarak CeO2 ve CeZrO2 desteği üzerine yerleştirilmiş Pd, Pt, Rh asal metallerini kullanmaktadır. Bu metallerin en önemli özellikleri, kısa sürede aktifleşme sıcaklığına ulaşabilmeleri, yüksek yüzey alanı sağlamaları ve destek olarak kullanılan maddelerle fazla etkileşime girmemeleridir. Ancak, pahalı metaller olmaları ve rezervlerinin tükenmeleri, alternatif katalizörler üzerinde araştırmalar yapılması gerekliliğini doğurmuştur. Bu araştırmalarda karşılaşılan en büyük problem, HC, CO ve NOx gazlarının egsoz gazından eliminasyonu sırasında yüksek sıcaklıklarda aktivitesini kaybetmeyen, aktivitesi yüksek ve soy metal bağımlılığını azaltan veya tercihen nispeten ortadan kaldıran katalizörler geliştirmektir. Deneysel çalışmaların yüksek maliyetli olmaları da bir diğer sorundur. Bu nedenle ön çalışma olarak kuantum kimyasal metodlar kullanılarak katalizör yüzeyleri modellenip, olası reaksiyon mekanizmaları için enerji değerleri hesaplanabilmekte, alternatif katalizörler görece başarılarına göre sıralanıp deneysel çlaışmalar için veri elde edilebilmektedir. Bu projede, benzinle çalışan araçlar için kuantum kimyasal yöntemler yardımıyla modellenerek yeni üç yollu katalizörler ve katalitik konvertörler geliştirilmesi amaçlanmaktadır. İçerik olarak daha az soy metal bulunduran, yüksek sıcaklıklarda aktivitesini kaybetmeyen ve ekonomik açıdan daha verimli katalizörler geliştirilecektir. Proje kapsamında, üç yollu katalizörlerin once kuantum kimyasal metodlar kullanılarak teorik ve daha sonra deneysel olarak geliştirilmesi hedeflenmektedir. Öncelikle, araçlarda halen katalizör destek yapısı kullanılmakta olan CeO2 ve Ce0.75Zr0.25O2 oksitlerinin temiz kristal yapıları ve bazı yüzeyleri modellenip, yüzeyde oksijen boşluk defekti yaratılarak Pd, Pt ,Rh atomları bu yüzeylere azaltılmış miktarda yerleştirilecektir. Defektli yüzeyin oksijen depolama kapasitesi artmış olacağı için normalden daha az miktarda asal metal kullanımının başarılı olabileceği öngörülmektedir. İzlenecek bir diğer yol da, hiç asal metal kullanmayıp, defektli yüzeye Cu, Ni ve Fe atomları yerleştirerek hesaplamalar yapmaktır. Bu yüzeylerin enerji optimizasyon hesaplarıyla kararlılık durumları belirlendikten sonra, HC, CO ve NO moleküllerinin çevreye zararsız CO2 ve N2 ve suya çevrilme reaksiyonlarında gösterdikleri aktivasyon bariyerleri hesaplanarak, katalizörler görece bu çevrimleri gerçekleştirme başarılarına gore sıralanacaktır.