Doctoral dissertation Ari Väliheikki, September 9, 2016

Kestävien katalyyttimateriaalien tutkimus ja hyödyntäminen pakokaasupäästöjen puhdistuksessa  

Väitöstutkimuksessa havaittiin eräiden pakokaasujen puhdistuksessa käytettävien katalyyttimateriaalien olevan kestäviä pakokaasujen sisältämiä epäpuhtauksia vastaan. Biopolttoainelähtöisten pakokaasujen sisältämät epäpuhtaudet, kuten kalium, natrium ja fosfori, heikensivät katalyyttimateriaalien toimintaa vain vähän. Vastaavasti eräiden fossiilisten polttoaineiden sisältämällä rikillä oli jopa positiivisia vaikutuksia katalyyttimateriaalien toimintaan. 

Työssä tutkitut epäpuhtaudet valittiin analysoimalla biopolttoaineiden ja fossiilisen polttoaineiden palamisessa muodostuvien pakokaasupartikkelien kemialliset koostumukset. Tutkimuksessa käytetyt katalyyttimateriaalit käsiteltiin valituilla epäpuhtauksilla kaasu- ja nestefaasissa. Työssä selvitettiin epäpuhtauksien vaikutukset katalyyttimateriaalien ominaisuuksiin sekä niiden aktiivisuuteen pakokaasujen sisältämien päästökomponenttien, kuten typen oksidien, hiilivetyjen ja hiilimonoksidin, poistossa.   

Katalyysin avulla pystytään tehokkaasti vähentämään liikenteessä ja voimalaitoskohteissa muodistuvia haitallisia kaasumaisia päästöjä. Biopohjaisten polttoaineiden käyttö tuo uusia haasteita pakokaasujen puhdistamisessa käytettävien katalyyttimateriaalien toiminnalle. Polttoaineiden sisältämät epäpuhtaudet voivat kulkeutua palamisen jälkeen pakokaasuvirran mukana pakokaasujen puhdistusyksikköön. Eräillä nykyisin käytössä olevista katalyyttimateriaaleista on alhainen kemiallinen kestävyys biopolttoaineiden sisältämiä epäpuhtauksia ja rikkiä vastaan. Lisäksi osa nykyisin käytettävistä katalyyteista sisältää ainesosia, joiden on todettu olevan ihmisille myrkyllisiä. Siispä hyvän kemiallisen kestävyyden omaavia katalyyttimateriaaleja on tarve kehittää.

Väitöskirjan tavoitteena oli saada uutta tietoa kemiallisten epäpuhtauksien vaikutuksesta pakokaasujen puhdistuksessa käytettävien katalyyttien toimintaan ja edistää pakokaasukatalyyttejä toimimaan tehokkaasti uusia polttoaineita käytettäessä. Kehittämällä tehokkaita ja kestäviä katalyytteja pakokaasujen puhdistukseen voidaan vähentää ihmisiin kohdistuvia terveyshaittoja sekä parantaa ympäristön hyvinvointia.

Last updated: 31.8.2016