ฝุ่นคอสมิกจากดาวศุกร์เป็นแรงบันดาลใจให้เทคโนโลยีใหม่กำจัดมลภาวะทางอากาศ PlatoBlockchain Data Intelligence ค้นหาแนวตั้ง AI.

ฝุ่นจักรวาลจากดาวศุกร์เป็นแรงบันดาลใจให้เทคโนโลยีกำจัดมลพิษทางอากาศใหม่

ประทับเวลา: 24 มิถุนายน 2022 10:00 น
sunrise sunset clouds sky Venus

การลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนจากถนน ทางรถไฟ และการขนส่งจำเป็นต้องใช้โซลูชันต่างๆ พร้อมกัน เท่าที่เกี่ยวข้องกับรถยนต์ การตัดจำนวนการเดินทางทั้งหมด (โดยทำให้ผู้คนเดินและปั่นจักรยานได้ง่ายขึ้น และปรับปรุงการขนส่งสาธารณะ) การเปลี่ยนเชื้อเพลิงในยานพาหนะ และการใช้ประโยชน์สูงสุดจากยานพาหนะที่มีอยู่แล้วบนถนนล้วนต้องมีบทบาท ห่างกัน. ไม่มีวิธีแก้ปัญหาเหล่านี้เพียงพอในตัวเอง

ในปี 2030 การจำหน่ายรถยนต์นั่งดีเซลและเบนซินใหม่ จะผิดกฎหมาย ในสหราชอาณาจักร อนาคตของยานยนต์สำหรับผู้โดยสารจะเป็นพลังงานไฟฟ้า แต่เมื่อไม่นานมานี้ ปัญหาในการจัดหาชิ้นส่วน และ ต้นทุนการผลิตคาร์บอนสูง รถยนต์ไฟฟ้าอาจทำให้การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศล่าช้าได้

เพื่อใช้ประโยชน์สูงสุดจากรถยนต์ที่ใช้น้ำมันเบนซินและดีเซลเผาไหม้ และคาร์บอนที่ลงทุนไปกับการสร้างรถยนต์เหล่านี้ ผู้ขับขี่และผู้ผลิตสามารถลดการปล่อยสารประกอบในตระกูลที่เรียกว่าไนโตรเจนออกไซด์ ซึ่งได้แก่ เชื่อมโยงกับโรคระบบทางเดินหายใจผ่านการบำบัดควันไอเสียที่ดีขึ้น ด้วยวิธีนี้ ชุมชนที่ได้รับผลกระทบมากที่สุดจากมลพิษทางอากาศอย่างน้อยสามารถได้รับการปกป้องก่อนที่การปล่อยมลพิษจากยานพาหนะที่เป็นอันตรายจะถูกกำจัดออกไปในที่สุด

ทีมวิจัยของฉันกำลังพัฒนาเครื่องฟอกไอเสียเชิงเร่งปฏิกิริยารุ่นใหม่ ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ติดตั้งกับท่อไอเสียเพื่อลดการปล่อยก๊าซพิษ เรามีแรงบันดาลใจจากเคมีที่สังเกตได้บนพื้นผิวของดาวเคราะห์ที่ร้อนจัดเช่นดาวศุกร์ ผลิตวัสดุสังเคราะห์ ที่สามารถปรับปรุงคุณภาพอากาศ

จากวีนัสสู่ท่อไอเสียรถยนต์

แสงจากดวงอาทิตย์ทำลายคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) ในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ ทำให้เกิดก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) ไม่เร็วพอที่จะป้องกันการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ แต่เพียงพอที่ชั้นบรรยากาศอย่างดาวศุกร์ควรมี CO มากกว่าที่เราสังเกตเห็น

กลุ่มของเราศึกษาผลกระทบของวัตถุอุกกาบาต (ฝุ่นที่มาจากอวกาศ) ในชั้นบรรยากาศ ผงไอรอนซิลิเกตที่เราทำขึ้นเพื่อจำลองฝุ่นนี้ สามารถเร่งความเร็วได้ การแปลง CO เป็น CO₂ นี่คือสิ่งที่เครื่องฟอกไอเสียตัวแรกในรถยนต์ได้รับการออกแบบมาให้ทำ เนื่องจาก CO เป็นก๊าซพิษ

นั่นทำให้เราคิดว่าสารนี้จะช่วยแก้ปัญหาอื่นๆ ได้หรือไม่ เช่น มลพิษจากไนโตรเจนออกไซด์ ซึ่ง เกินขอบเขตที่กฎหมายกำหนด ในอากาศของหลายเมืองในสหราชอาณาจักร คุณภาพอากาศไม่ดีจากค่าไอเสียรถยนต์ นับหมื่นชีวิตต่อปี.

เราพบว่าไม่เพียงแค่แป้งเท่านั้น ทำความสะอาดพร้อมกัน การปล่อย CO และไนโตรเจนออกไซด์ แต่สามารถเปลี่ยนไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO₂ ซึ่งเป็นก๊าซที่เป็นอันตรายซึ่งมีการควบคุมโดยเฉพาะ) ไปเป็นไนโตรเจนโมเลกุลที่ไม่เป็นอันตราย (N₂) และน้ำที่อุณหภูมิห้อง

ตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับกระบวนการปล่อยไนโตรเจนออกไซด์ (NOx) ที่ติดตั้งในรถยนต์ดีเซลรุ่นใหม่จะทำงานที่อุณหภูมิไอเสียสูงกว่า 150°C เท่านั้น แม้ว่ารถของคุณจะใช้สารเพิ่มคุณภาพเพื่อลดการปล่อยก๊าซไนโตรเจนออกไซด์ แต่ก็ไม่น่าที่จะทำงานได้ในขณะขับช้าๆ เมื่อไอเสียเย็นลง นี่คือช่วงที่ยานพาหนะปล่อย NO₂ มากที่สุด—บ่อยครั้งในการจราจรที่ติดขัด ซึ่งอากาศที่เป็นมลพิษสามารถสะสมได้มากที่สุด

เมื่อกริดไฟฟ้าถูกแยกคาร์บอนออกและมีความทนทานเพียงพอที่จะชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าหลายล้านคัน เครื่องฟอกไอเสียที่สามารถกำจัดไนโตรเจนออกไซด์ได้อาจยังมีความสำคัญอยู่ เช่น เชื้อเพลิงก๊าซธรรมชาติในเตาเผาอุตสาหกรรม มีแนวโน้มที่จะถูกแทนที่ ด้วยไฮโดรเจน

ซึ่งแตกต่างจากรถบัสและรถยนต์ที่วิ่งด้วยไฮโดรเจนซึ่งผลิตพลังงานผ่านปฏิกิริยาในเซลล์เชื้อเพลิง การใช้งานที่ใหญ่กว่า เช่น เตาเผาในโรงงานเหล็กจะเผาไหม้เชื้อเพลิงไฮโดรเจนโดยตรง การเผาไหม้ที่อุณหภูมิสูงนี้จะเปลี่ยนโมเลกุลไนโตรเจนในอากาศให้เป็นมลภาวะของไนโตรเจนออกไซด์ ซึ่งจำเป็นต้องกำจัดออก

นั่นเป็นเหตุผลที่เรารู้สึกตื่นเต้นที่จะได้พัฒนาต้นแบบเครื่องแปลงไอเสียที่สามารถทำงานได้ในสถานการณ์ส่วนใหญ่ โดยมีศักยภาพในการลดการปล่อยสารพิษจากเครื่องยนต์สันดาปและแหล่งอื่นๆ ในอนาคตสนทนา

บทความนี้ตีพิมพ์ซ้ำจาก สนทนา ภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่าน บทความต้นฉบับ.

เครดิตภาพ: ฮันส์ / 20749 ภาพ

ประทับเวลา:

เพิ่มเติมจาก Hub เอกพจน์