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구리 캐버자이트 (copper chabazite): 디젤 엔진을 청소하는 길의 이정표

믿을 수 없는 촉매의 능력으로 구리 캐버자이트 제올라이트, 결정질 알루미노 규산염은 디젤 엔진 배기가스에서 유해한 질소산화물을 제거하는데 효과적입니다. 

표준 미국 2010 및 유로 6 배기 가스 표준과 같은 차량에 대한 엄격한 배기 가스 규제는 현대 배기 가스 처리 촉매에 대한 수요를 증가 시킵니다 . 디젤 엔진 차량에 사용되는 핵심 기술 중 하나는 바스프의 첨단 구리 캐버자이트 제올라이트 기술을 활용하는 소위 선택적 확원 촉매 (selective catalytic reduction : SCR) 입니다. 구리 캐버자이트 제올라이트 촉매를 개발함으로써 BASF의 학제간 팀이 디젤 엔진을 청소하는데 획기적인 이정표를 세웠습니다.

연구 비하인드

특수 제올라이트에 대해 특별한 점은 무엇이고 팀은 어떻게  빠르게 이것을 개발하고 최적화 할 수 있었을까요? Klaus Harth (BASF의 자동차 촉매 연구원) 와 Steffen Kerth (responsible for technology process catalysts at BASF의 기술 공정 촉매 책임자) 의 답변을 확인하세요.

정확히"특수 제올라이트"가 무엇인가요?
Harth: 제올라이트는 다양한 구조에서 자연적으로 발생하는 알루미노 규산염입니다. 구리 캐버자이트와 같은 특수 제올라이트는 유기 물질의 도움으로 증가된 압력 아래에서 생산됩니다. 우리는 저온에서 활성인 매우 높은 수준의 활성을 가진 구조체를 구체적으로 생산할 수 있습니다. 크리스탈 내부에 위치한 구리 이온은 제올라이트의 활성 촉매입니다.

그리고 SCR기술에 어떤 장점이 있습니까?  
Kerth: 구리 캐버자이트 제올라이트의 탁월한 촉매 활성은 매우 낮은 배기가스 온도에서 발생하며 고온에서도 효율적이고 안정적입니다. 이는 디젤 엔진의 배기 시스템에서 질소산화물이 상당히 적게 배출된다는 것을 의미합니다. 우리의 기술과 촉매제를 사용할 때 고객의 차량은 디젤 엔진에 대한 엄격한 배기 가스 요구 사항을 만족 시킵니다. 

제올라이트 개발시 가장 큰 도전은 무엇이었습니까?
Harth:
 도전 과제는 아주 짧은 시간내에 디젤 차량의 산화질소 배출을 크게 줄이고 대규모 시스템을 구축하는 과정에서 수익성있는 프로세스 구현을 위한 새로운 촉매 기술을 개발하는 것이 었습니다. 가장 중요한 요소는 실험실 규모의 합성 개발과 캐버자이트 제올라이트 생산의 초기 스케일링이었습니다. 우리의 목표는 고수익 뿐만 아니라 가장 중요한 촉매 활성을 제공하는 활성 제올라이트 촉매의 합성을 가능한  효율적으로 생산하는 것이었습니다.

Kerth: 팀은 또한 해당 절차를 개발해야했습니다. 우리는 제올라이트의 상업 생산에 필요한 프로세스 단계의 수를 절반 이상으로 줄여 제조 비용을 크게 절감했습니다

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