Οι κινητήρες υδρογόνου προσφέρουν μια πολλά υποσχόμενη λύση για την καταπολέμηση της κλιματικής αλλαγής, καθώς δεν εκπέμπουν διοξείδιο του άνθρακα, το οποίο συμβάλλει στο φαινόμενο του θερμοκηπίου. Αυτοί οι κινητήρες μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε φορτηγά, λεωφορεία, εξοπλισμό εκτός δρόμου και γεωργικά μηχανήματα, παρέχοντας καθαρότερες εναλλακτικές λύσεις σε σχέση με τους κινητήρες ντίζελ. Ωστόσο, δεν είναι εντελώς απαλλαγμένοι από ρύπανση, καθώς εκπέμπουν οξείδια του αζώτου (NOx), μια ουσία που συμβάλλει στη δημιουργία όζοντος και λεπτών σωματιδίων, τα οποία είναι επιβλαβή για την ανθρώπινη υγεία.
Νέα μέθοδος για μείωση της ρύπανσης
Ευτυχώς, οι επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Ρίβερσαϊντ (UC Riverside) έχουν αναπτύξει μια χαμηλού κόστους τεχνολογία που μειώνει δραστικά αυτές τις επιβλαβείς εκπομπές. Η ομάδα βελτίωσε την απόδοση των καταλυτών που χρησιμοποιούνται στους κινητήρες υδρογόνου, όπως αναφέρεται στο περιοδικό Nature Communications. Συγκεκριμένα, διαπίστωσαν ότι η έγχυση πλατίνας σε καταλυτικούς μετατροπείς με τη χρήση ζεολίθων Υ, ενός πορώδους υλικού, αυξάνει την αποτελεσματικότητα της αντίδρασης του υδρογόνου με τα οξείδια του αζώτου, μετατρέποντάς τα σε αβλαβές άζωτο και υδρατμούς.
Αποτελεσματικότητα σε χαμηλές θερμοκρασίες
Σε σύγκριση με παραδοσιακούς καταλύτες, το βελτιωμένο σύστημα καταλύτη μπορεί να μειώσει τις εκπομπές οξειδίων του αζώτου κατά τέσσερις έως πέντε φορές σε θερμοκρασίες γύρω στους 250 βαθμούς Κελσίου. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό όταν ο κινητήρας είναι ακόμα δροσερός, δηλαδή αμέσως μετά την εκκίνηση, όταν οι περισσότερες εκπομπές ρύπων είναι υψηλότερες.
Εφαρμογή και σε κινητήρες ντίζελ
Η νέα τεχνολογία δεν περιορίζεται μόνο στους κινητήρες υδρογόνου, αλλά μπορεί να εφαρμοστεί και σε κινητήρες ντίζελ που είναι εξοπλισμένοι με συστήματα έγχυσης υδρογόνου, όπως εξήγησε ο Fudong Liu, αναπληρωτής καθηγητής χημικής και περιβαλλοντικής μηχανικής στο UC Riverside. Η μέθοδος αυτή λειτουργεί παρόμοια με τα συστήματα επιλεκτικής καταλυτικής αναγωγής (SCR) που χρησιμοποιούνται σήμερα σε μεγάλα φορτηγά, αλλά με την προσθήκη του υδρογόνου, καθιστά την τεχνολογία ακόμα πιο αποτελεσματική στη μείωση των εκπομπών.
Οι ζεόλιθοι ως κλειδί της επιτυχίας
Οι ζεόλιθοι είναι υλικά χαμηλού κόστους με τρισδιάστατη πορώδη δομή που επιτρέπει την καλύτερη διάσπαση των ρύπων. Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι αναμειγνύοντας πλατίνα με συνθετικό ζεόλιθο Υ (αγγλικά: Zeolite Y), κατάφεραν να βελτιώσουν σημαντικά την απόδοση του καταλύτη. Το πλεονέκτημα αυτού του υλικού είναι ότι δημιουργεί ένα πλούσιο σε νερό περιβάλλον, το οποίο προωθεί την ενεργοποίηση του υδρογόνου, ενισχύοντας έτσι την αποτελεσματικότητα του συστήματος.
Απλή και οικονομική διαδικασία
Μια από τις μεγαλύτερες προκλήσεις στην ανάπτυξη νέων τεχνολογιών είναι το κόστος και η πολυπλοκότητα. Ωστόσο, όπως εξηγεί ο Liu, η νέα μέθοδος είναι σχετικά απλή και οικονομική. Δεν απαιτεί περίπλοκες χημικές διαδικασίες· αρκεί να αναμειχθούν τα υλικά – η πλατίνα και ο ζεόλιθος – για να επιτευχθεί η βελτίωση στην απόδοση του καταλύτη.
Συνεργασία και με τη βιομηχανία
Η τεχνολογία αναπτύχθηκε με τη συνεργασία του BASF Environmental Catalyst and Metal Solutions στο Νιου Τζέρσεϊ, όπου οι ερευνητές ανέπτυξαν τους πρώτους πρωτότυπους καταλυτικούς μετατροπείς. Η συνεργασία περιλάμβανε επίσης τη συμβολή του Brookhaven National Laboratory στη Νέα Υόρκη για την παρακολούθηση και ανάλυση των αποτελεσμάτων.
Η καινοτομία αυτή ανοίγει το δρόμο για τη μείωση των επιβλαβών ρύπων από τους κινητήρες υδρογόνου και προσφέρει μια καθαρότερη, πιο βιώσιμη λύση για τις μεταφορές και τη βιομηχανία, με άμεση θετική επίδραση στην ανθρώπινη υγεία και το περιβάλλον.
