Nox selective catalytic reduction in biofuel powered vehicles

par Rui Bartolomeu

Thèse de doctorat en Génie des procédés et technologies avancées

Sous la direction de Patrick Da Costa et de Filipa Ribeiro.

Soutenue en 2013

à Paris 6 .

  • Titre traduit

    Réduction Catalytique Sélective (RCS) des NOx pour des véhicules à biocarburants


  • Résumé

    La Réduction Catalytique Sélective (RCS) des NOx en utilisant des biocarburants (éthanol, décane et laurate de méthyle) comme agents réducteurs a été étudiée. À ce propos, différents catalyseurs de type Ag/zéolithe ont été préparés, puis caractérisés par différentes techniques et enfin comparés à un catalyseur Ag/Al2O3, de référence. Alors que les phases présentes dans Ag/Al2O3 sont principalement les phases Ag2O et Ag0 contenant des oxygènes adsorbés, les principales espèces d’argent oxydé dans le cas du catalyseur Ag/MFI sont les ions Ag+. Deux cycles de type redox, se déroulant au cours de la réaction de RCS, ont étés proposés pour les catalyseurs Ag/Al2O3 et Ag/MFI : respectivement Ag2O/Ag0 (ou Agn+/Ag0) ou bien Ag+/Agn+. Une étude mécanistique sur la RCS des NOx avec l’éthanol a mis en évidence le rôle des espèces d’Ag dans l’oxydation partielle de l’éthanol en acétaldéhyde et dans la formation de composés intermédiaires (CH3NO2 et –NCO). Une évaluation des différents paramètres contrôlant la distribution des espèces d’Ag et l’activité catalytique pour la RCS des NOx avec le décane, pour des catalyseurs Ag/MFI, a montré que les paramètres les plus sont la teneur en argent et la présence de sites d’échange dans le support utilisé. La présence de différents co-cations (K+ ou bien K+ et H+) a un effet très important sur la réductibilité des espèces d’argent dans les catalyseurs Ag/LTL, même si l’activité catalytique pour la RCS des NOx avec le décane ne dépend pas directement de ce paramètre. Une comparaison entre les trois différents réducteurs utilisés dans ce travail a montré que le laurate de méthyle est le réducteur moins efficace.


  • Résumé

    The NOx Selective Catalytic Reduction (SCR) with biofuels (ethanol, decane and methyl laurate) over Ag/zeolite catalysts was studied and compared with a reference Ag/Al2O3 catalyst. Emphasis was put into Ag species characterization by different techniques. While Ag/Al2O3 contains mainly Ag2O and Ag0 containing adsorbed oxygen species, the main oxidized Ag species present in Ag/MFI catalyst is Ag+. During NOx SCR reaction, redox cycles between Ag2O/Ag0 (or Agn+/Ag0) over Ag/Al2O3 and between Ag+/Agn+ over Ag/MFI were postulated. A mechanistic study on NOx SCR with ethanol over Ag/MFI has put into evidence the role of Ag species in ethanol partial oxidation into acetaldehyde and on the formation of intermediate compounds like CH3NO2 and –NCO. Evaluation of the NOx SCR activity with decane over several Ag/MFI zeolites revealed that the most relevant parameters regarding Ag species distribution and catalytic activity are the Ag content and the presence of exchange-sites in the zeolite. Presence of different co-cations (only K+ or K+ and H+) on Ag/LTL has a crucial impact in the Ag species reducibility, although with no significant influence in the NOx SCR activity with decane. Comparison of the three reducers used in this work indicated that methyl laurate is the less efficient one.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XII-219) p.)
  • Annexes : Ref. bibliogr. en fin de chapitre.

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