Akceptuję
W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczone w Państwa urządzeniu końcowym. Możecie Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w naszej Polityce Prywatności

Zamknij X
PCI
Strona główna Nowe technologie
Dodatkowy u góry
Labro na dole

Chemiczne pudełeczka

Do 2016 roku, zgodnie z dyrektywami Unii Europejskiej, wszystkie polskie elektrownie i elektrociepłownie są zobowiązane do obniżenia emisji tlenków azotu do poziomu 200 mg/Nm3. W te wytyczne świetnie wpisuje się realizowany na Wydziale Chemii UJ projekt stworzenia nowoczesnego katalizatora usuwającego toksyczne substancje z gazów wydalanych przez zakłady przemysłowe.

Obecność tlenków azotu niekorzystnie wpływa na układ oddechowy ludzi i zwierząt. Pomimo że małe stężenia tlenków azotu w atmosferze ułatwiają oddychanie osobom z chorobą wieńcową, powodując rozszerzenie naczyń krwionośnych, to zbyt duże stężenia skutkują takim rozszerzeniem, które może spowodować ich pęknięcia i – w konsekwencji – śmierć. Innymi z niekorzystnie działających składników gazów odlotowych z elektrowni są nanocząstki węglowe, które zwiększają ryzyko zachorowania na nowotwory układu oddechowego.

Przemiany wspomnianych trujących składników gazów wylotowych w związki obojętne lub nawet korzystne dla otoczenia umożliwiają środowiskowe katalizatory. Na świecie tlenki azotu (NOx) usuwa się z gazów emitowanych przez elektrownie na drodze ich redukcji amoniakiem. Związki chemiczne odgrywające rolę katalizatorów osadzane są na specjalnego rodzaju podłożu, zazwyczaj ceramicznym, nazywanym monolitem. Proces redukcji prowadzony jest na monolitycznych katalizatorach ceramicznych zawierających wanad i wolfram. Pomimo powszechnego stosowania tej metody, ma ona rozliczne wady – amoniak jest stosunkowo drogi, powoduje korozję instalacji i jednocześnie zanieczyszcza powietrze. Dodatkowym problemem jest utylizacja zużytego katalizatora zawierającego trujący wanad.

Doskonały monolit


Do stworzenia nowego katalizatora, mającego za zadanie równoczesne usuwanie tlenków azotu i nanocząstek węglowych, przyczyniły się badania i testy chemików z UJ. Ich prace były możliwe dzięki finansowaniu z funduszy europejskich (Program Operacyjny Innowacyjna Gospodarka).

„Nowością w naszym katalizatorze jest zarówno materiał użyty do wykonania monolitu, jak i skład chemiczny aktywnej części katalizatora, a także sam proces dezaktywacji tlenków azotu. Nieoczekiwanie okazało się, że do wytworzenia monolitu można użyć cienkiej, na przemian gładkiej i pofałdowanej, folii ze stali nierdzewnej. Folia o grubości zaledwie 0,05 mm zapewnia kostkom monolitu niezwykłą lekkość. Dodatkowo po zużyciu katalizatora nie ma problemów z jego utylizacją, ponieważ może zostać przeznaczony na złom" – tłumaczy prof. Mieczysława Najbar z Zakładu Chemii Nieorganicznej UJ.

Dużym zaskoczeniem dla naukowców było to, że na takiej cienkiej folii poprzez utlenienie można bezpośrednio wytworzyć warstwę aktywną katalizatora. Okazało się, że modyfikacja struktury tej warstwy przez celowe wprowadzenie dodatkowego składnika w specyficznej atmosferze prowadzi do nadzwyczajnego wzrostu aktywności katalizatora.

Chemiczne pudełeczka


Fazą aktywną katalizatora, czyli taką jego częścią, na której zachodzi proces dezaktywacji tlenków NOx, okazał się nieznany dotąd brąz tlenkowy utworzony na bazie faz spinelowych. Spinele są pasjonującymi strukturami tlenkowymi zawierającymi najczęściej metale na 2. i 3. stopniu utlenienia (czyli mające niedobór 2 lub 3 elektronów). Jony metali znajdują się w lukach oktaedrycznych lub tetraedrycznych, które tworzą „pudełeczka" z jonami tlenu w narożnikach. Te „szkatułki" wypełniają całą przestrzeń struktury, ale – co zdumiewa – większość z nich jest pusta. Czasem może się zdarzyć, że w część niezapełnionych „pudełeczek" wkroczą atomy metalu – jeżeli tak się stanie, odczują to kationy w sąsiednich „pudełeczkach". Dopasowując się do tej nowej sytuacji, będą zmuszone przyjąć od „intruza" dodatkowe elektrony. Takie uporządkowane struktury spinelowe z wypełnionymi, jednorodnie rozłożonymi pudełeczkami nazywamy brązami spinelowymi.

Powierzchniowe kationy z dodatkowo przyjętymi elektronami od metalu–intruza, jak i sam intruz, wiedzą, że znajdują się w niewygodnej pozycji i, gdy nadarzy się okazja, mogą swoją nadwyżkę elektronów przekazywać do adsorbowanych cząsteczek. W gazach tworzących się w czasie spalania węgla w elektrowni taką cząsteczką gotową przyjąć elektrony jest między innymi tlenek azotu. Po przyjęciu elektronów jego cząsteczka staje się bardzo niestabilna i ten właśnie fakt wykorzystany został w procesie usuwania tlenków azotu, który polega na bezpośrednim rozpadzie NO do molekularnego tlenu i azotu zgodnie z reakcją:

2NO → O2 + N2

Utlenianie nanocząstek węglowych na powierzchni katalizatora powoduje jej redukcję, czyniąc ją gotową do przekazywania elektronów do adsorbujących się cząsteczek NO.

Nanocząstki węglowe przekazują elektrony do powierzchni katalizatora. Powoduje to utlenianie nanocząstek a tym samym redukcję powierzchni katalizatora, z którą wiążą się następnie cząsteczki NO. Następuje wtedy przekazanie elektronów z powierzchni katalizatora do cząsteczek NO powodujące ich rozpad. W ten sposób cząsteczki szkodliwego gazu są usuwane.

„Pracując nad rozwojem tej technologii jesteśmy pełni optymizmu. Już kilka elektrowni z koncernów Tauron i EDF wykazało zainteresowanie wdrożeniem naszego katalizatora" – podsumowuje prof. Najbar.

 

Projektor Jagielloński 2, "Mniej trujące gazy z elektrociepłowni", www.projektor.uj.edu.pl

Tagi: elektrownia, elektrocieplownia, emisja, tlenek azotu, katalizator, nanoczastka
Drukuj PDF
wstecz Podziel się ze znajomymi

Informacje dnia: Polimer o właściwościach przeciwgrzybiczych Stypendia ministra nauki dla niemal 400 studentów Skuteczniejsze leczenie chorych na nowotwory krwi Tylko 36% transgranicznych wód podziemnych ma ochronę Technologia ultradźwiękowa w diagnostyce chorób Palacze mają w brzuchu więcej tłuszczu Polimer o właściwościach przeciwgrzybiczych Stypendia ministra nauki dla niemal 400 studentów Skuteczniejsze leczenie chorych na nowotwory krwi Tylko 36% transgranicznych wód podziemnych ma ochronę Technologia ultradźwiękowa w diagnostyce chorób Palacze mają w brzuchu więcej tłuszczu Polimer o właściwościach przeciwgrzybiczych Stypendia ministra nauki dla niemal 400 studentów Skuteczniejsze leczenie chorych na nowotwory krwi Tylko 36% transgranicznych wód podziemnych ma ochronę Technologia ultradźwiękowa w diagnostyce chorób Palacze mają w brzuchu więcej tłuszczu

Partnerzy

GoldenLine Fundacja Kobiety Nauki Job24 Obywatele Nauki NeuroSkoki Portal MaterialyInzynierskie.pl Uni Gdansk MULTITRAIN I MULTITRAIN II Nauki przyrodnicze KOŁO INZYNIERÓW PB ICHF PAN FUNDACJA JWP NEURONAUKA Mlodym Okiem Polski Instytut Rozwoju Biznesu Analityka Nauka w Polsce CITTRU - Centrum Innowacji, Transferu Technologii i Rozwoju Uniwersytetu Akademia PAN Chemia i Biznes Farmacom Świat Chemii Forum Akademickie Biotechnologia     Bioszkolenia Geodezja Instytut Lotnictwa EuroLab

Szanowny Czytelniku!

 
25 maja 2018 roku zacznie obowiązywać Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016 r (RODO). Potrzebujemy Twojej zgody na przetwarzanie Twoich danych osobowych przechowywanych w plikach cookies. Poniżej znajdziesz pełny zakres informacji na ten temat.
 
Zgadzam się na przechowywanie na urządzeniu, z którego korzystam tzw. plików cookies oraz na przetwarzanie moich danych osobowych pozostawianych w czasie korzystania przeze mnie ze strony internetowej Laboratoria.net w celach marketingowych, w tym na profilowanie i w celach analitycznych.

Kto będzie administratorem Twoich danych?

Administratorami Twoich danych będziemy my: Portal Laboratoria.net z siedzibą w Krakowie (Grupa INTS ul. Czerwone Maki 55/25 30-392 Kraków).

O jakich danych mówimy?

Chodzi o dane osobowe, które są zbierane w ramach korzystania przez Ciebie z naszych usług w tym zapisywanych w plikach cookies.

Dlaczego chcemy przetwarzać Twoje dane?

Przetwarzamy te dane w celach opisanych w polityce prywatności, między innymi aby:

Komu możemy przekazać dane?

Zgodnie z obowiązującym prawem Twoje dane możemy przekazywać podmiotom przetwarzającym je na nasze zlecenie, np. agencjom marketingowym, podwykonawcom naszych usług oraz podmiotom uprawnionym do uzyskania danych na podstawie obowiązującego prawa np. sądom lub organom ścigania – oczywiście tylko gdy wystąpią z żądaniem w oparciu o stosowną podstawę prawną.

Jakie masz prawa w stosunku do Twoich danych?

Masz między innymi prawo do żądania dostępu do danych, sprostowania, usunięcia lub ograniczenia ich przetwarzania. Możesz także wycofać zgodę na przetwarzanie danych osobowych, zgłosić sprzeciw oraz skorzystać z innych praw.

Jakie są podstawy prawne przetwarzania Twoich danych?

Każde przetwarzanie Twoich danych musi być oparte na właściwej, zgodnej z obowiązującymi przepisami, podstawie prawnej. Podstawą prawną przetwarzania Twoich danych w celu świadczenia usług, w tym dopasowywania ich do Twoich zainteresowań, analizowania ich i udoskonalania oraz zapewniania ich bezpieczeństwa jest niezbędność do wykonania umów o ich świadczenie (tymi umowami są zazwyczaj regulaminy lub podobne dokumenty dostępne w usługach, z których korzystasz). Taką podstawą prawną dla pomiarów statystycznych i marketingu własnego administratorów jest tzw. uzasadniony interes administratora. Przetwarzanie Twoich danych w celach marketingowych podmiotów trzecich będzie odbywać się na podstawie Twojej dobrowolnej zgody.

Dlatego też proszę zaznacz przycisk "zgadzam się" jeżeli zgadzasz się na przetwarzanie Twoich danych osobowych zbieranych w ramach korzystania przez ze mnie z portalu *Laboratoria.net, udostępnianych zarówno w wersji "desktop", jak i "mobile", w tym także zbieranych w tzw. plikach cookies. Wyrażenie zgody jest dobrowolne i możesz ją w dowolnym momencie wycofać.
 
Więcej w naszej POLITYCE PRYWATNOŚCI
 

Newsletter

Zawsze aktualne informacje