Nr. 5-2008 Den rene os Fag: Kemi A/B Udarbejdet af: Michael Bjerring Christiansen, Århus Statsgymnasium, februar 2009



Relaterede dokumenter
Katalysatorer nedbringning af emissioner fra energieffektive dieselbiler

Purefi A/S. Reduktion af NOx ved hjælp af diesel. Purefi A/S, Rugmarken 37, 3520, Farum, Denmark - 1

Titel: Partikelfiltre til biler. Forfatters titel: Diplomingeniør. Navn: Peter Jessen Lundorf

Ikrafttrædelse for de forskellige Euro-normer samt planlagte revisioner fremgår af nedenstående tabel.

Fremtidens bilteknologier

Efterhånden som fjernelse af partikler er blevet mere rutinepræget, er der kommet mere og mere fokus på reduktion af NO x.

Maj Danske personbilers energiforbrug

PROGRAMMET. Velkomst. De nye biler i 2020? Hvad kører de på? Nye teknikker på vej? Søren W. Rasmussen, FDM

Nye danske personbilers CO 2. udslip, energiklasse, brændstofforbrug, egenvægt, slagvolumen og motoreffekt, årgang 2003

Vurdering af effekt af forslag om skærpede miljøzoner i København

Miljøeffekt af ren-luftzoner i København

NO X emissioner fra brændsler. Anne Mette Frey

Katalyse på nano - avancerede eksperimentelle og teoretiske teknikker, hvilket har ført til et gennembrud i den detaljerede

CO2-reduktioner pa vej i transporten

NO x -gå-hjem-møde. Per G. Kristensen pgk@dgc.dk I N T E L L I G E N T G A S T E C H N O L O G Y. NOx-gå-hjem-møde maj 2013

Køretøjsteknologi og Luftforurening Center for Grøn Transport Et center i centret. Niels Anders Nielsen Trængselskommissionen den 24.

Emissions Teknologi. Lavmands A/S Emissions teknologi CRT / SCRT Busser. >Project Proposal for Dennis Busses > Per Lavmand.

Reaktionsmekanisme: 3Br 2 + 3H 2 O. 5Br - + BrO H + Usandsynligt at alle 12 reaktantpartikler støder sammen samtidig. ca.

Luftkvalitetsvurdering af SCRT på bybusser i København

solvarmebaseret fjernvarme: konsekvenser for varmepris og drift Grøn Energi har analyseret fjernvarmes indflydelse på varmepriser på landsplan,

FAXE KOMMUNE CO 2 -OPGØRELSE FOR KOMMUNEN SOM VIRKSOMHED

Nr Den lille neutron Fag: Fysik A/B Udarbejdet af: Michael Bjerring Christiansen, Århus Statsgymnasium, juli 2007

Krav til det offentliges indkøb af transport

Reduktion af kræftfremkaldende stoffer i chaufførens indåndingsluft

Mads Peter, Niels Erik, Kenni og Søren Bo

for Gribskov Kommune CO2 beregning 2014 (basisår) og Klimahandleplan

Luftforurening fra biltrafikken i Hovedstadsområdet

Vejledning til EarthClimatePerformance Indhold

NO 2 forureningen i Danmark og EU s grænseværdier

Partikelfiltre til dieselkøretøjer

Europaudvalget 2011 KOM (2011) 0001 Bilag 1 Offentligt

Afskaffelse af befordringsfradrag

Udvikling i nye bilers brændstofforbrug 2013

Katalytisk rensning af emissioner fra lette dieselkøretøjer. - effekt af teknologi på emission af NO 2

L 217- Forslag til Lov om ændring af registreringsafgiftsloven og vægtafgiftsloven.

7UDILNGDJHSn$8&µ (8VWDWXVYHGU UHQGHEHJU QVQLQJDIOXIWIRUXUHQLQJ IUDPRWRUN UHW MHUDXWRROLHSURJUDPPHW &LYLOLQJHQL U (ULN,YHUVHQ 0LOM VW\UHOVHQ

Fremstilling af enkeltlag på sølv

FYSIK 3 / TERMODYNAMIK Københavns Universitet, 13. april, 2016, Skriftlig prøve

Miljøbevidst projektering EFFEKTIVISERING AF VOGNPARK?

Reduktion af NOx udledning fra Søværnets Patruljefartøjer med SCR. National Instruments Green Engineering Technology Day

Alternative drivmidler

Odense Kommune CO 2 regnskab

Energiinformation om nye danske personbiler Udvikling

CO 2 -opgørelse, Genanvendelse af papir, pap og plast fra genbrugspladser og virksomheder

Kommunens grønne regnskab 2012

Kørsel i kommunens egne køretøjer - Kultur, Miljø & Erhverv. - Social & Sundhed - Staben & Jobcenter. Kørselsgodtgørelse. Elektricitet (bygninger)

Indholdsfortegnelse. Miljørigtige køretøjer i Aarhus. Effekter af en mere miljørigtig vognpark i Aarhus Kommune. Aarhus Kommune. Notat - kort version

Gasbilen Chef for Forretningsudvikling Jørn Windahl Ladekjær. Gastekniske Dage d. 15. maj 2012

Klimakommunerapport - Statusrapport for CO2-udledningen i 2012 og handlinger til opfyldelse af klimakommuneaftalen

CO2-opgørelse for Ærø Kommune 2008

WIC 4000 Plus INSTRUKTIONSBOG

Europaudvalget 2010 KOM (2010) 0362 Bilag 2 Offentligt

Årlig vurdering i forbindelse med regulering af bekendtgørelse om energi- og miljøkrav til taxier m.v.

CO 2 -regnskab Kolding Kommune 2017

Emissions Teknologi. Lavmands A/S Emissions teknologi. >Project Proposal for Dennis Busses > NON-Road Maskiner. Per Lavmand.

Europaudvalget Miljø Bilag 2 Offentligt

Bilers brændstofforbrug og CO2 udledning

Energi på lager. CASE Catalysis for Sustainable Energy. Følg forskernes jagt på ren energi og fremtidens brændstoffer. Elisabeth Wulffeld Anne Hansen

Partikelfiltre til biler

Luftkvalitetsvurdering af miljøzoner i Danmark

fs10 1 Rejsen til New York 2 Fra fahrenheit til celsius 3 Højde og vægt 4 Sukkerroer 5 Afstand til en båd 6 Regulær ottekant Matematik

Efterbehandling Emissioner. Lars Christian Larsen

Reaktionshastighed og ligevægt

Man kan få en afgiftreduktionpå økonomiske biler der udleder mindre end 150 g CO2 per km

Godkendelsesordning for SCR katalysatorer

Muligheder for miljøforbedringer af dieselkøretøjer Sektionsleder Ken Friis Hansen, DTI Energi/Motorteknik. Baggrund

Midttrafiks miljøkortlægning

Plasmabaseret denox. Hvad er et plasma? Afsluttet PSO projekt: Nyt PSO projekt:

Miljøbelastning og energiforbrug for Kolding Kommune 2016

Europæiske udstødningsnormer for motorkøretøjer

HVOR FORSVINDER RØGEN HEN?

Energiproduktion. Varme og strøm En selvfølge?

Bestemmelse af partikelstørrelser ved Cyklisk Voltammetri

C Model til konsekvensberegninger

Efterbehandlingsudstyr på tunge køretøjer i Danmark

NOx afgifter - og hvad så? s

Egnen virksomhed - Carbon Capture

Driving Green Biogas til transport 28. august 2014 Frank Rosager Chef for planlægning og udvikling

Kemi A. Studentereksamen. Onsdag den 4. juni indd 1 26/02/

Europaudvalget 2007 KOM (2007) 0018 Bilag 2 Offentligt

Krav til kombinationssystemer Opfølgning på klimaaftalen Kort overblik gas over til transport

Gymnasieøvelse i Skanning Tunnel Mikroskopi (STM)

Nye dieselmotorer og benzinmotorer med og uden turbo

TEKNIK OG MILJØ Center for Byudvikling og Mobilitet Aarhus Kommune

Vejledende Matematik A

Matematikprojekt Belysning

Kemi A. Studentereksamen

Sparede eksterne omkostninger for luftforurening ved en geografisk udvidelse af ren-luftzone i København

CO2 Regnskab for Ikast-Brande

OPGAVEARK Lav en stregformel for 3-methylpentan og skriv molekylformlen op.

Miljøøkonomi. Vi producerer mere med mindre. Highlights:

Massefylden af tør luft ved normalt atmosfærisk tryk ved havets overade ved 15 C bruges som standard i vindkraftindustrien og er lig med 1, 225 kg

Bilagsrapport 4: Systembeskrivelse for affaldsindsamling Århus Kommune

Skriftlig eksamen i Almen Kemi I

Bestemmelse af koffein i cola

Eksperimentelle øvelser, øvelse nummer 3 : Røntgenstråling målt med Ge-detektor

[BESØGSSERVICE INSTITUT FOR MOLEKYLÆRBIOLOGI OG GENETIK, AU]

Lovtidende A. Bekendtgørelse om energimærkning m.v. af nye person- og varebiler 1) 20. juni 2012.

Nyuddannede akademikere pendler gerne

Forslag til indlæg på Trafikdagene 2005

Transkript:

Nr. 5-2008 Den rene os Fag: Kemi A/B Udarbejdet af: Michael Bjerring Christiansen, Århus Statsgymnasium, februar 2009 Spørgsmål til artiklen 1. Hvilke fordele er der ved dieselmotorer i forhold til benzinmotorer? 2. Hvilke skadelige stoffer findes i udstødningsgasserne fra benzin- og dieselmotorer? 3. Hvorfor nedsætter et partikelfilter dieselmotorens effektivitet? 4. Hvilke skadelige stoffer fjernes ved selektiv katalyse og i hvilket omfang? 5. Hvorfor er det vigtigt, at den katalytiske reaktion er selektiv? 6. Hvilken løsning anvendes i dag på mange europæiske lastbiler for at reducere udledningen af skadelige stoffer, og hvorfor bruges en anden løsning for personbiler? Uddybende opgaver og spørgsmål 7. En katalysator kan sammenlignes med en svamp, som har et meget stort overfladeareal i forhold til volumenet, fordi den er så porøs. Beregn det specifikke overfladeareal i enheden m 2 /g af en 1 cm 3 stor terning af titan(iv)oxid, som har en massefylde på 4,23 g/cm 3. 8. Beregn, hvor mange plader man kan lave af samme terning titan(iv)oxid, hvis den skæres op i lag, der er 5 nm tykke. Beregn det totale overfladeareal og dernæst det specifikke overfladeareal af den opskårne terning titan(iv)oxid og sammenlign med artiklens oplysninger. 9. Afstanden mellem ionerne i titan(iv)oxid er rundt regnet 0,2 nm. Hvor tykt er laget i antal ioner i en plade, der er 5 nm tyk? 10. Opskriv og afstem den anden selektive katalytiske reaktion, som foregår i en SCR-katalysator mellem NO 2 og NH 3, når de eneste produkter er dinitrogen og vand. Reaktionen forløber uden tilstedeværelse af dioxygen.

NOx omsætning ved 10 ppm NH3 udslip (%) 100 NO:NO 2 = 1:1 90 80 NO:NO 2 = 1:0 70 60 50 40 30 20 10 0 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 Temperatur ( C) Figur 1: NO x omdannelse som funktion af temperaturen for en SCR katalysator baseret på V 2 O 5 /WO 3 /TiO 2 når der kun doseres så meget urinstof, at udslippet af NH 3 ikke overstiger 10 ppm, som er det maximalt tilladelige niveau. Den røde kurve viser omdannelsen af NO x, hvis den gas, der kommer fra motoren ind i katalysatoren indeholder lige store mængder NO og NO 2, mens den sorte kurve viser omdannelsen, hvis den indkomne gas kun består af NO. Det er kun omsætningen over 200 C, der er relevant, når en opløsning af urinstof bruges som ammoniakkilde. Det skyldes, at der kræves så høj temperatur for at fordampe og dekomponere opløsningen tilstrækkelig hurtigt. Den dårlige omdannelse ved høj temperatur skyldes, at reaktionen 4NH 3 +5O 2 4NO+6H 2 O så også katalyseres. Figur: Søren Dahl. 11. Ved hvilke temperaturer er SCR katalysatoren vist i Figur 1 mest effektiv og hvor effektiv er den der? Katalysatorens temperatur kan ligge mellem 25-550 C, men ligger ved normal kørsel typisk i intervallet 300-450 C. Er det hensigtsmæssigt, og hvilke problemer kan det give, hvis lastbilen har mange stop undervejs? 12. Er SCR katalysatoren mest effektiv til at omdanne NO eller NO 2 og i hvilket temperaturinterval har det størst betydning. 13. Ca. 90 % af NO x gasserne fra motoren udgøres af NO svarende stort set til den sorte linje i Figur 1. Hvor meget kan omdannelsen af NO x øges i procent ved henholdsvis 200, 250 og 300 C, hvis der i gasserne fra motoren er lige store mængder NO og NO 2. (NO 2 mængden kan øges ved at placere en oxidationskatalysator foran SCR katalysatoren, hvorved NO oxideres til NO 2.) 14. En moderne lastbilmotors nyttevirkning er 35% under drift. Beregn, hvor meget diesel i g/kwh nyttiggjort energi en sådan lastbil bruger. Dieselolies brændværdi kan sættes til 12 kwh/kg.

15. Udledningen af NO x fra en moderne lastbilmotor er typisk 4 g/kwh. Vi antager nu, at den eneste reaktion, der foregår i katalysatoren, er reaktionen mellem NO og NH 3, som står afstemt i artiklen. Beregn, hvor meget urinstof der skal bruges per kwh for at bringe NO x udledningen ned, så den opfylder de kommende krav på 0,4 g/kwh. 16. I artiklen er en tabel over nuværende og fremtidige krav til udledningen af NO x for dieselpersonbiler angivet i g/km, mens kravene for lastbiler er angivet i g/kwh. For at kunne sammenligne tallene skal kravene for lastbilerne omregnes til g/km. En moderne lastbilmotors nyttevirkning er 35% under drift. Dieselolies brændværdi kan sættes til 10,5 kwh/l og en typisk 35 ton lastbil kører i gennemsnit 2,6 km/l. Beregn med disse tal den maximalt tilladte udledning af NO x i g/km med både de nuværende og fremtidige krav. 17. Sammenlign de fundne tal for lastbilerne med tallene for personbiler og kommenter forskellene. Hvorfor må lastbiler mon udlede mere NO x per kilometer end personbiler? Perspektiverende opgaver og spørgsmål 18. Rundt omkring på tankstationer i hele Europa kan man nu tanke AdBlue (se billedet herunder). Undersøg via internettet hvad AdBlue er for et stof, og hvad det bruges til. Ref: http://www.air1.info/sp/news_media/press_releases/2006_07/minibulk_installation_spain_sp.html 19. Katalysatorer kan som følge af deres opbygning udsende katalysatormateriale i form af nanopartikler, som kan være potentielt skadelige. Undersøg, hvilken viden man har om de mulige skadevirkninger fra nanopartikler (kapitel 16 i Nanoteknologiske Horisonter kan være et godt sted at starte, se referencelisten).

I rapporten Samfundsøkonomisk analyse af NO x reduktion har man lavet en såkaldt cost-benefit analyse (CBA) ved i 2009 at eftermontere SCR-katalysatorer på alle lastbiler fra 1999-2006, se tabellen herunder. Nettonutidsværdien (NPV) ved at gøre dette er opgjort til 222 millioner kr. Værdien af miljøeffekten fremkommer ved en vurdering af de helbredsmæssige fordele for befolkningen, ved at den udsættes for færre skadelige stoffer. Den afledte miljøeffekt skyldes, at katalysatoren også reducerer mængden af uforbrændt brændstof og sodpartikler. Tabel 13-7 fra rapporten 20. Kontrollér, at tallet på de 222 millioner kr. stemmer og beregn miljøværdien af NO x reduktionen i kr/kg. 21. Diskutér, om man altid kan værdisætte miljøeffekter, og om nettonutidsværdien (NVP) ved en cost-benefit analyse nødvendigvis altid skal være positiv.

Til læreren Artiklen kan oplagt indgå i et tværfagligt samarbejde med samfundsfag eventuelt et AT-forløb. I det tilhørende undervisningsmateriale til heftet Nanoteknologi kan man finde inspiration til forsøg omhandlende katalysatorer. Enkelte af ovenstående spørgsmål er bearbejdet fra materiale, som artiklens forfatter Søren Dahl, nu Danmarks Tekniske Universitet, tidligere har lavet. Tak til Søren Dahl for hjælp i forbindelse med udarbejdelsen af dette materiale. Relateret materiale Erik Pawlik og Sven Erik Lorenzen, Katalysatorkemi, Kemiforlaget, 1993 Nanoteknologiske Horisonter, Danmarks Tekniske Universitet, 2008 (http://www.nano.dtu.dk/laerebog.aspx) Nanoteknologi 12 historier om den nyeste danske nanoforskning, inano, Aarhus Universitetsforlag, 2006. Tilhørende undervisningsmateriale kan findes her. (http://www.inano.dk/information/undervisningsmateriale-i-nanoteknologi-tilgymnasiet/gymnasieinfo/) Jeppe Vang Lauritsen, Stig Helveg og Flemming Besenbacher, Katalyse på nanoskala, Aktuel Naturvidenskab nr. 1, 2001 (http://infolink2003.elbo.dk/naturvidenskab/bruger/recounter.asp?which=8303) Om SCR-katalysatorer http://ing.dk/artikel/65209-gennembrud-for-dansk-katalysator-til-bilindustri?highlight=grundfos http://www.topsoe.com/ http://www.climateminds.dk/ressourcerum/transport/katalysator/ Om de fremtidige krav til lastbiler: http://www.mst.dk/luft/nyheder+luft/2007_08_17_nye+udstoedningsnormer.htm AdBlue (søgeord: adblue) http://www.oliemaeglerne.dk/index.php?act=faq http://shellservice.dk/productdocs/docs/750005.pdf http://chemmate.yara.com/atrionsearch32web/pdf.asp?streamid=498c4c82494ecf710000&id=498c 4c82494fcfcf0001 Miljø og samfundsøkonomiske konsekvenser af NO x reduktion Arbejdsrapport fra Miljøstyrelsen Nr. 21 2006, Samfundsøkonomisk analyse af NO x reduktion