کاتالیزور SCR کاربید سیلیکون (SiC).

کاتالیزور SCR همچنین از ساختار جزء فعال حامل-پوشش پیروی می کند. با این حال، اجزای فعال آن اساساً با اجزای TWC و DOC متفاوت است.

1. حامل
مواد: از آنجایی که سیستم‌های SCR خودروهای دیزلی معمولاً در پایین دست DOC و DPF قرار دارند، با دمای بالای اگزوز مواجه هستند و همچنین باید در برابر خطر تبلور اوره مقاومت کنند. بنابراین:
سرامیک لانه زنبوری کوردیریت: پرکاربرد و مقرون به صرفه است.
حامل های فلزی: همچنین به طور گسترده استفاده می شود، به ویژه برای طرح های فشرده یا برنامه هایی که نیاز به خاموش شدن سریع نور دارند.
حامل های صفحه ای: در برخی از موتورهای دیزلی بزرگ (مانند کاربردهای دریایی یا نیروگاهی) استفاده می شود که قابلیت ضد گرفتگی عالی را ارائه می دهد.

2. پوشش
مواد: پوشش هسته شیمیایی کاتالیزور SCR است. این دیگر آلومینا ساده نیست، بلکه یک اکسید فلزی با فعالیت کاتالیزوری و قابلیت جذب است.
دی اکسید تیتانیوم (TiO2): ماده اصلی برای اکثر پوشش های کاتالیست SCR. معمولاً به شکل کریستال آناتاز است که خواص سطحی و پایداری مطلوب را فراهم می کند و به طور موثر از اجزای فعال پشتیبانی می کند.
اکسید تنگستن (WO3) یا اکسید مولیبدن (MoO3): به عنوان محرک و تثبیت کننده به TiO2 اضافه می شود. توابع اولیه آنها عبارتند از:
افزایش پایداری حرارتی کاتالیزور، جلوگیری از تبدیل TiO2 از فاز آناتاز فعال به فاز روتیل غیر فعال.
اسیدیته سطح را افزایش دهید، که برای جذب و واکنش NH3 بسیار مهم است.

بهبود مقاومت در برابر مسمومیت با SO2.
3. اجزای فعال
اینها نوع و عملکرد کاتالیزور SCR را تعیین می کنند. انواع اصلی عبارتند از:
کاتالیزورهای مبتنی بر وانادیوم: استفاده از V2O5 به عنوان جزء فعال.
ویژگی ها: تکنولوژی بالغ، هزینه نسبتا کم، فعالیت بالا در محدوده دمای متوسط ​​تا بالا (300-400 درجه سانتی گراد).
معایب: وانادیوم دارای سمیت بیولوژیکی خاصی است. در دماهای بالا (> 450 درجه سانتیگراد)، V2O5 ممکن است تبخیر شود، فعالیت را کاهش دهد و به طور بالقوه باعث آلودگی محیطی شود. فعالیت نسبتا ضعیف در دمای پایین
کاربردها: اولیه و بسیاری از وسایل نقلیه دیزلی سنگین فعلی و نیترات زدایی منبع ثابت.
کاتالیزورهای غربال مولکولی زئولیت:
زئولیت‌های مس: به‌ویژه ساختارهای Cu-CHA (مانند Cu-SAPO-34، Cu-SSZ-13)، که انتخاب ارجح برای خودروهای دیزلی مدرن با سخت‌ترین مقررات انتشار هستند.
زئولیت های آهنی مانند Fe-Beta فعالیت خوبی در پنجره های با دمای بالاتر از خود نشان می دهند.
خصوصیات:
پایداری حرارتی بسیار بالا: می تواند دماهای بیش از 650 درجه سانتیگراد را تحمل کند، مناسب برای قرار دادن در نزدیکی موتور.
پنجره دمای فعالیت گسترده: به ویژه کاتالیزورهای Cu-CHA دارای فعالیت عالی در دمای پایین (~200 درجه سانتیگراد خاموش شدن نور) و پایداری در دمای بالا هستند.
راندمان تبدیل NOx بالا: قادر به برآوردن الزامات انتشار NOx بسیار کم، مانند China 6/Euro 6.
کاتالیزورهای مبتنی بر خاک کمیاب: توسعه اخیر با هدف کاهش یا جایگزینی فلزات گرانبها و وانادیوم، اگرچه هنوز به طور گسترده تجاری نشده است.

اصول اصلی واکنش شیمیایی
فناوری SCR در درجه اول بر واکنش بین NH3 و NOx متکی است. واکنش اصلی واکنش استاندارد SCR است:
1. واکنش استاندارد SCR (واکنش غالب):
4NH3 4NO O2 → 4N2 6H2O
این رایج ترین واکنش است که تقریباً بیش از 90٪ NO را در گاز خروجی تصفیه می کند.
2. واکنش سریع SCR (واکنش بحرانی در دمای پایین):
2NH3 NO NO2 → 2N2 3H2O
این سرعت واکنش حدود 10 برابر سریعتر از واکنش استاندارد است! این توضیح می دهد که چرا DOC بالادست NO را اکسید می کند تا NO2 را تشکیل دهد. وقتی نسبت NO به NO2 به 1:1 می رسد، راندمان سیستم SCR در دماهای پایین به طور چشمگیری افزایش می یابد.
3. واکنش SCR آهسته:
4NH3 2NO2 O2 → 3N2 6H2O
این زمانی اتفاق می‌افتد که نسبت NO2 خیلی زیاد باشد و سرعت واکنش نسبتاً کند باشد.

واکنش های جانبی:|
اکسیداسیون NH3: در دماهای بسیار بالا، NH3 ممکن است توسط اکسیژن برای تولید NOx یا N2O اکسید شود، که می تواند انتشار گازهای گلخانه ای را افزایش دهد.
تشکیل N2O: یک گاز گلخانه ای قوی است که می تواند تحت شرایط خاص از طریق واکنش های جانبی تولید شود. هدف کاتالیزورهای خوب فرموله شده سرکوب این واکنش است.
یکپارچه سازی و شرایط عملیاتی در سیستم های تصفیه دیزل
یک فرآیند معمولی سیستم تصفیه دیزل Euro VI/China VI به شرح زیر است:
موتور → DOC → DPF → SCR → ASC