Diesel- ja kaasuajoneuvoissa käytettävien hapetuskatalyyttien deaktivoituminen rikin ja fosforin vaikutuksesta

Väitöstutkimus käsittelee ajoneuvojen päästöjen hallinnassa käytettävien hapetuskatalyyttien toiminnan heikkenemistä rikin ja fosforin vaikutuksesta. Hapetuskatalyyttejä käytetään tyypillisesti sekä henkilöautojen että raskaan kaluston diesel- ja kaasumoottorien pakokaasujen puhdistuksessa. Parhaimmillaan niiden avulla pystytään poistamaan yli 90 % terveydelle ja ympäristölle haitallisista hiilimonoksidi- ja hiilivetypäästöistä. Poltto- ja voiteluaineet sisältävät epäpuhtauksia, kuten rikkiä ja fosforia, jotka voivat merkittävästi heikentää hapetuskatalyyttien aktiivisuutta ja käyttöikää.

EU:ssa vuonna 2014 voimaan tulleet päästörajoitukset sisältävät ensimmäistä kertaa henkilöautojen ja raskaan kaluston katalysaattorien pitkän käyttöajan kestävyysvaatimuksia. Maakaasun ja biopolttoaineiden lisääntyvä käyttö voi lisätä epäpuhtauksien kerääntymistä katalyyttien pintaan ja siten heikentää merkittävästi hapetuskatalyyttien toimintaa. Jotta voidaan kehittää yhä pitkäkestoisempia hapetuskatalyyttejä, on erityisen tärkeää ymmärtää, miten ja miksi epäpuhtaudet vaikuttavat katalyyttien toimintaan.

Tulokset osoittivat, että rikki ja fosfori aiheuttivat rakenteellisia ja kemiallisia muutoksia tutkittuihin katalyytteihin. Rikki kerääntyi tasaisesti koko tukiaineeseen, kun taas fosfori kerääntyi vain tukiaineen pintaan. Sekä rikki että fosfori kasvattivat pinnalla olevien katalyyttipartikkeleiden kokoa ja muodostivat yhdisteitä tukimateriaalin kanssa. Lisäksi fosforin havaittiin vaikuttavan katalyyttien hapetusasteeseen.

Havaitut rikin ja fosforin aiheuttamat rakenteelliset ja kemialliset muutokset laskivat merkittävästi diesel- ja maakaasukatalyyttien hapetusaktiivisuutta. Tutkimuksen tuloksia voidaan hyödyntää kehitettäessä tehokkaita pakokaasun puhdistusmenetelmiä maakaasua ja biopolttoaineita käyttävien ajoneuvojen päästöjen hallintaan.