Development of oxidation catalyst and HC trap zeolite for low temperature emission control

Abstract

고연비 및 저농도의 NOx를 배출하는 Low Temperature Combustion (LTC) 엔진에서 cold-start시 발생하는 저온 고농도의 VOC, CO 및 Hydrocarbon에 대한 정화 효율은 현재 사용되고 있는 DOC에서는 만족할 수 없는 수준이기 때문에 새로운 배기저감 촉매 시스템 개발은 필연적이다 [1]. 본 연구에서는 기존의 Pt 기반의 산화촉매에서 가격 경쟁력 및 효율이 향상된 Pt-Pd 기반 bimetallic 산화 촉매를 개발하였다. 또한, 저온에서 VOC 및 Hydrocarbon의 배출 저감을 위한 제올라이트 기반의 흡착 촉매를 평가하고 산화촉매와의 결합을 통하여 최종적으로 dual-layer monolith 촉매 시스템을 개발하였다. CO의 경우 Pd 함량이 증가함에 따라 전환 온도가 저온에서 보이고, 반대로 HC의 경우 Pt 함량 증가로 인하여 저온으로 이동하는 것을 보인다. 이는 Pd 및 Pt metal의 intrinsic activity 가 CO 및 HC species에 대하여 서로 상반됨을 나타내고, CO 및 HCs의 동시 저감을 위해서는 Pd와 Pt의 함량 최적화가 이루어져야 함을 의미한다. 배기가스내 대표적 VOC인 톨루엔의 경우 반응온도 200도 이상에서 산화촉매 상에서 전환이 이루어지기 때문에 cold start시 보다 저온에서의 배기가스 저감을 위한 BEA 제올라이트 기반 HC trap 촉매를 Ag 함량에 따라 제조 후 흡착 성능을 평가하였다 [2]. HC trap 및 산화촉매를 각각의 washcoat layer에 코팅하여 multi-function 모노리스 촉매를 설계하였고, 기존 Pt 기반 촉매 대비 약 70% 향상된 정화 성능을 확인 하였다.