A mai világban a környezetvédelem központi kérdéssé nőtte ki magát. Számos ügynökség és szervezet igyekszik megelőzni az üvegházhatású gázok és a szennyezőanyag-kibocsátás által a környezetre és az emberi egészségre okozott károkat. A dízelkibocsátás egészségre és környezetre gyakorolt káros hatásai miatt a kormányok a megengedett kipufogógáz-kibocsátási normákra vonatkozó követelményeket terjesztették elő. Európa Euro-szabványokat dolgozott ki, amelyeket 1993 óta folyamatosan csökkentettek az Euro I-től az Euro VI-ig.

Az 1. táblázat a 70/156/EK irányelvben meghatározott M1 és M2, N1 és N2 járművekre vonatkozó Euro-szabványokat mutatja, ≤2,610 kg referenciatömeggel. A határértékeket ebben a táblázatban az energiára jutó tömegben (g/kWh) határozzák meg. Az Euro-szabványok előírásai a következő években fokozatosan szigorodnak. Az Euro I szabványhoz képest az Euro VI szabvány a CO-, HC-, NOx- és PM-kibocsátás tekintetében 66, 76, 95 és 98 %-kal csökkent. A nehézgépjárművekre vonatkozó Euro VI szabvány bevezetésének időpontja 2014. szeptember 1-je volt (Delphi et al. 2012).

A napról napra szigorúbbá váló kibocsátási értékek arra kötelezték a járműgyártókat, hogy a járművek szennyezőanyag-kibocsátásának csökkentésén dolgozzanak. Az évtizedek óta folyó vizsgálatokban a motorok módosítására, az elektronikusan vezérelt üzemanyag-befecskendező rendszerekre és az üzemanyag tulajdonságainak javítására összpontosítottak. Ezekkel az intézkedésekkel azonban nem sikerült elérni a szabványok által meghatározott kibocsátáscsökkentést. A kívánt kibocsátási szinteket csak utókezelő kibocsátás-szabályozó rendszerekkel lehet elérni. A járműveket kibocsátás-szabályozó rendszerekkel szerelik fel, hogy megfeleljenek az aktuális kibocsátási szabványoknak és követelményeknek. A kibocsátás-szabályozó rendszerekkel a kipufogógázból származó szennyező anyagok eltávolíthatók a motor elhagyása után, közvetlenül a levegőbe kerülés előtt (Prasad és Bella 2010; Bosch 2005).

A dízelmotorok kibocsátás-szabályozó rendszerei közül a legtöbb kutatást és tanulmányt az NOx-kibocsátás csökkentésével kapcsolatban végezték, mivel a dízelmotorok kipufogógázának NOx-tartalma a szennyezőanyag-kibocsátások között a legmagasabb százalékos arányú. Az eddigi kutatások közül a kipufogógáz-visszavezetés (EGR), a sovány NOx-csapda (LNT) és az SCR a leginkább összpontosított technológiák az NOx-kibocsátás jelentős mértékű csökkentésére.

Az EGR-rendszerekben az NOx-kibocsátás csökkentése érdekében a kipufogógázt visszavezetik az égéstérbe, és a szívócsőnél friss levegővel keverik össze. Ennek következtében az égés hatékonysága romlik, ami az égési hőmérséklet csökkenéséhez vezet, ami az NOx-képződés csökkenését jelenti. Az EGR széles körben elterjedt a dízelüzemű járművekben. Azonban nem képes egymagában olyan magas NOx-átalakítási hatékonyságot és csökkentést elérni, amely megfelel a jelenlegi kibocsátási előírásoknak, különösen a nehézgépjárművek esetében. A hengerben lévő hőmérséklet csökkentése miatt ez a technológia a HC- és CO-kibocsátás növekedését eredményezi. (Bauner et al. 2009).

A NOx-tároló-csökkentő (NSR) vagy NOx-adszorber katalizátornak (NAC) is nevezett LNT-technológiát a NOx-kibocsátás csökkentésére fejlesztették ki, különösen sovány körülmények között. A motor sovány körülmények között az LNT az NOx-ot a katalizátor mosóköpenyén tárolja. Ezután tüzelőanyagban gazdag motorkörülmények között a szokásos háromirányú reakciókkal felszabadítja és reakcióba hozza az NOx-ot. Az LNT katalizátor főként három fő komponensből áll. Ezek az összetevők egy oxidációs katalizátor (Pt), egy NOx-tároló környezet (bárium (Ba) és/vagy más oxidok) és egy redukciós katalizátor (Rh). Az LNT technológiában a platina alapú katalizátorok a leggyakrabban használt katalizátorok, mivel alacsony hőmérsékleten csökkentik az NOx-ot, valamint vízben és kénben stabilak.

Az EGR technológiához hasonlóan az LNT technológiák sem elegendőek a kívánt NOx kibocsátás csökkentéséhez. Az EGR és az LNT technológiák mellett az SCR technológiával is lehetséges a jelenlegi kibocsátási normák teljesítése. Az SCR-technológia tehát egy tiszteletre méltó, új keletű technológia, amely iránt sok kutató érdeklődik.

Ez a szakasz különösen a dízelmotorok kibocsátáscsökkentő rendszereit ismerteti. Kiterjedt használatuk miatt; a DOC, a DPF és az SCR rendszereket, különösen a nagy teljesítményű dízelmotorok esetében, külön vizsgáljuk.

Dízeloxidációs katalizátor (DOC)

A DOC fő feladata a HC- és CO-kibocsátás oxidálása. Emellett a DOC-ok szerepet játszanak a dízel részecskekibocsátás tömegének csökkentésében azáltal, hogy oxidálják a szénrészecskékre adszorbeálódott szénhidrogének egy részét (Chen és Schirmer 2003; Wang et al. 2008). A katalizátorok az SCR-katalizátorokkal együtt is használhatók a NO NO NO2-vá történő oxidálására és az NO2:NOx arány növelésére. A DOC-kban három fő reakció játszódik le (Zheng és Banerjee 2009).

CO és HC oxidálódnak CO2 és H2O képződésére a DOC-ban (2. ábra). A dízel kipufogógázok általában 2-17 térfogatszázalék O2-t tartalmaznak, amely az égéstérben nem lép reakcióba a tüzelőanyaggal. Ez az O2 folyamatosan fogy a DOC-ban (Yu és Kim 2013).

Dízeloxidációs katalizátor

A másik kémiai reakció, amely a DOC-ban lejátszódik, a NO oxidációja NO2-vé, ahogyan az a (3) egyenletben látható. Az NO2 koncentrációja az NOx-ban létfontosságú az olyan downstream komponensek, mint a DPF és az SCR számára. A NOx magas NO2-koncentrációja növeli a DPF és az SCR hatékonyságát. A motor kezeletlen kipufogógázában az NOx NO2 komponense a legtöbb üzemi ponton csak körülbelül 10 %. A DOC működésével az NO2:NO arány a termodinamikai egyensúly előidézésével megnő (Lee et al. 2008; Sampara et al. 2007).

A hőmérséklet hatékony függvénye a DOC hatékonyságának. A DOC hatékonysága a CO és HC oxidálásában a katalitikus aktivitás “light-off” feletti hőmérsékleten figyelhető meg. A “light-off” hőmérsékletet úgy határozzák meg, mint azt a hőmérsékletet, ahol a katalizátorban a reakció megkezdődik, és a kipufogógáz összetételétől, az áramlási sebességtől és a katalizátor összetételétől függően változik.

A DOC katalitikus fűtőberendezésként is használható. A CO- és HC-kibocsátás oxidációja során hő szabadul fel. Ezt a hőt a kipufogógáz hőmérsékletének emelésére használják a katalizátor után. A kipufogógáz-hőmérséklet emelkedése támogatja a részecskeszűrő regenerálódását. A katalizátorban a kipufogógáz hőmérséklete körülbelül 90 °C fölé emelkedik minden 1 % CO-oxidáció után. Mivel a hőmérséklet-emelkedés nagyon gyors, a katalizátorban meredek hőmérsékleti gradiens alakul ki. Az ebből eredő feszültség a kerámia hordozóban és a katalizátorban a megengedett hőmérséklet-emelkedésre, körülbelül 200-250 °C-ra korlátozódik (Bosch 2005).

A DOC általában kerámiából vagy fémből készült monolitos, méhsejtes szerkezet. E hordozószerkezet mellett alumínium-oxidból (Al2O3), cérium-oxidból (CeO2), cirkónium-oxidból (ZrO2) és aktív katalitikus nemesfémekből, például platinából (Pt), palládiumból (Pd) és ródiumból (Rh) álló oxidkeverékből (washcoat) áll. A mosóbevonat elsődleges feladata, hogy nagy felületet biztosítson a nemesfém számára, és lassítsa a katalizátor magas hőmérsékleten bekövetkező szinteresedését, ami a katalizátor aktivitásának visszafordíthatatlan csökkenéséhez vezet. A bevonathoz használt nemesfémek mennyiségét, amelyet gyakran töltetnek neveznek, g/ft3 -ben adják meg. A betöltés körülbelül 50-90 g/ft3 . Jelenleg a Pt és Pd tartalmú DOC-ot használják leggyakrabban oxidációra, és a kutatók által végzett számos tanulmány ezekre a nemesfém alapú katalizátorokra összpontosított (Kolli et al. 2010; Kim et al. 2003; Wiebenga et al. 2012; Wang et al. 2008; Haneda et al. 2011).

A DOC kiválasztásánál a legfontosabb tulajdonságok a világítási hőmérséklet, a konverziós hatékonyság, a hőmérsékleti stabilitás, a mérgezéssel szembeni tolerancia és a gyártási költségek. Ugyanakkor az olyan paraméterek, mint a csatornasűrűség (cpsi-ben (csatornák négyzetcentiméterenként) megadva), az egyes csatornák falvastagsága és az átalakító külső méretei (keresztmetszeti terület és hossz) jelentős szerepet játszanak a DOC-ok tulajdonságaiban. A csatornasűrűség és a falvastagság határozza meg a felmelegedési reakciót, a kipufogógáz-ellennyomást és a katalizátor mechanikai stabilitását (Zervas 2008).

A DOC térfogatát (Vc) a kipufogógáz térfogatáramának tényezőjeként határozzák meg, amely maga is arányos a motor átfésült térfogatával (Vs). A DOC tipikus tervezési értékei a Vc/Vs = 0,6-0,8. A kipufogógáz térfogatáramának és a katalizátor térfogatának arányát térsebességnek nevezzük. Az oxidációs katalizátorra jellemző SV értékek 150 000-250 000 h-1 (Bosch 2005).

Az 1970-es években történt első bevezetés óta a katalizátorok napjainkig a dízelmotorok kulcsfontosságú technológiája maradnak (Wang et al. 2008). A személygépkocsikba, könnyű és nehéz tehergépkocsikba szerelt összes új dízelmotor ma már katalizátorral van felszerelve. A katalizátorok használatából eredő kibocsátáscsökkenés a becslések szerint a HC és a CO esetében 60-90% körül van.

A katalizátorok nemcsak a nehézgépjárművek, hanem a könnyűgépjárművek esetében is széles körben kedvelt kibocsátáscsökkentő rendszerek számos országban, például Európában, az Egyesült Államokban és Japánban. A Pt és Pd tartalmú oxidációs katalizátorok a legnépszerűbb katalizátorok a világpiacon. Ezeknek az értékes katalizátoroknak az egyik fő problémája, hogy az SO2 SO3-á alakul, amely ennek következtében vízzel reagál, és szulfátokat és kénsavat hoz létre. Ezek a formák igen káros hatásúak, például károsítják az utókezelő kibocsátás-szabályozó rendszereket, valamint számos környezeti és egészségügyi problémát okoznak. Nincs olyan technológia, amely megakadályozhatná és megszüntethetné ezeket a formákat. Bár az ULSD-t világszerte számos országban használják, a problémát nem sikerült teljesen megoldani. Az alternatív üzemanyagok, mint a biodízel, metil-alkohol stb. használata teljesen csökkentheti vagy megszüntetheti ezt a szennyező anyagot. Emellett az alternatív üzemanyagok használatával növelhető a DOC átalakítási hatékonysága (Zhu et al. 2013).

Dízel részecskeszűrő (DPF)

A DPF-eket 2000 óta alkalmazzák a járművek gyártásában. Fizikai szűréssel távolítják el a PM-kibocsátást a kipufogógázból, és általában vagy kordieritből (2MgO-2Al2O3-5SiO2) vagy szilíciumkarbid (SiC) méhsejt szerkezetű monolitból készülnek, amelynek csatornái felváltva vannak lezárva. A mindkét végén eltömődött csatornák a dízel részecskéket a porózus hordozófalon keresztül kényszerítik, amely mechanikai szűrőként működik (3. ábra). Ahogy a koromrészecskék áthaladnak a falakon, diffúzióval a pórusfalakba szállítódnak, ahol megtapadnak. Ez a szűrő nagyszámú, párhuzamos, többnyire négyzet alakú csatornával rendelkezik. A csatornafalak vastagsága jellemzően 300-400 μm. A csatornák méretét a sejtsűrűségük határozza meg (jellemző érték: 100-300 cpsi) (Kuki et al. 2004; Ohno et al. 2002; Tsuneyoshi és Yamamoto 2012).

A részecskeszűrő szűrése

A szűrőfalakat úgy tervezték, hogy optimális porozitással rendelkezzenek, amely lehetővé teszi, hogy a kipufogógázok nagyobb akadály nélkül áthaladjanak a falaikon, ugyanakkor kellően áthatolhatatlanok legyenek a részecskefajok összegyűjtéséhez. Ahogy a szűrő egyre inkább telítődik korommal, a csatornafalak felületén koromréteg képződik. Ez rendkívül hatékony felületi szűrést biztosít a következő működési fázisban. A túlzott telítődést azonban meg kell akadályozni. Ahogy a szűrőkben felhalmozódnak a részecskék, ellennyomás alakul ki, amelynek számos negatív hatása van, mint például a megnövekedett üzemanyag-fogyasztás, a motor meghibásodása és a szűrő igénybevétele. E negatív hatások megelőzése érdekében a részecskeszűrőt a csapdába esett részecskék elégetésével regenerálni kell.

A részecskeszűrők regenerálási folyamatának két típusa van, amelyeket általában aktív és passzív regenerálásnak neveznek. Az aktív regenerálás időszakosan alkalmazható a részecskeszűrőknél, ahol a csapdába esett kormot 550 °C-on vagy magasabb hőmérsékleten O2-vel történő ellenőrzött oxidációval távolítják el (Jeguirim et al. 2005). A részecskeszűrő aktív regenerálása során a részecskéket külső forrásból, például elektromos fűtőberendezésből vagy lángalapú égőből származó hővel oxidálják. A szűrőben megkötött részecskék elégetésére akkor kerül sor, amint a szűrő koromterhelése elér egy meghatározott határértéket (kb. 45 %), amelyet a részecskeszűrőn keresztüli nyomásesés jelez.

A magasabb regenerációs hőmérséklet és a hőellátáshoz szükséges nagy mennyiségű energia komoly problémát jelent az aktív regenerálásnál. Míg a szűrő olvadáspontját elérő hőmérséklet a részecskeszűrő meghibásodásához vezet, a fűtési energia szükségessége növeli a rendszer előállítási költségét a bonyolult kiegészítők miatt. Ezek a negatív hatások az aktív regenerációt nem tartják előnyösnek.

Az aktív regenerációtól eltérően a részecskeszűrő passzív regenerációja során a részecskék oxidációja a kipufogógáz hőmérsékletén történik katalitikus égéssel, amelyet a megfelelő katalizátorok elhelyezése segít elő magában a csapdában. A részecskék oxidációja egy folyamatos katalitikus reakciófolyamat révén történik, amely nem használ fel további üzemanyagot. A 200 és 450 °C közötti hőmérséklet-tartományban kis mennyiségű NO2 elősegíti a lerakódott szénrészecskék folyamatos oxidációját. Ez az alapja a folyamatosan regenerálódó csapdának (CRT), amely folyamatosan NO2-t használ a korom oxidálására viszonylag alacsony hőmérsékleten a részecskeszűrő felett (York et al. 2007, Allansson et al. 2002).

A passzív regenerációban az egész folyamat nagyon egyszerű, csendes, hatékony és üzemanyag-takarékos, azaz sem a jármű üzemeltetőjének, sem a jármű motorvezérlő rendszerének nem kell semmit sem tennie a részecskeszűrő regenerációjának kiváltásához. Ebben az eljárásban általában egy fali áramlású szilícium-karbid szűrőt használnak DOC-val, kifinomult motorvezérlő rendszerrel és érzékelőkkel. A részecskeszűrő előtti katalizátor növeli az NO2 és NO arányát a kipufogógázban, és csökkenti a részecskék égési hőmérsékletét. Az NO2 hatékonyabb oxidálószer, mint az oxigén, és így optimális passzív regenerációs hatékonyságot biztosít (Johansen et al. 2007).

A fali áramlású SiC-szűrő az egyik legszélesebb körben használt szűrő részecskeszűrőként világszerte. Mivel a regenerálás magas kipufogógáz-hőmérsékleten történik, a katalizátort e szűrő előtt kell alkalmazni. A katalizált részecskeszűrők (CDPF), amelyek a katalizátor-formulát magában a részecskeszűrőben helyezik el, kiküszöbölhetik ezt a kötelezettséget. Ebben a rendszerben nincs katalizátor vagy utókezelő rendszer a részecskeszűrő előtt, és minden reakció a CDPF-ben zajlik. Az olyan CDPF, amelyben katalizátorként Pt-t használnak, ugyanolyan konverziós hatásfokkal rendelkezik, mint a fali áramlású SiC-szűrő. A CDPF-ekkel a korom oxidációs hőmérséklete csökkenthető. Amellett, hogy a DPF-ben lejátszódó oxidáció alacsonyabb hőmérsékleten is megvalósítható, az átalakulási arány biodízel vagy üzemanyag-adalékanyagok használatával tovább növelhető (Lamharess et al. 2011). Bár a regenerálás a részecskeszűrők egyik fő problémája, napjainkban számos tanulmányt és kutatást végeztek e probléma megoldására és a korom oxidációs hőmérsékletének csökkentésére.

A szelektív katalitikus redukció (SCR)

Az SCR egy másik technológia az NOx-kibocsátás csökkentésére, és különösen a nagy teherbírású járművek esetében javult. Az alacsony kipufogógáz-hőmérséklet miatt a könnyű haszongépjárműveknél nem alkalmazzák széles körben. Manapság azonban a könnyű személygépkocsikhoz fejlesztik ki, és néhány könnyűgépkocsi-gyártó, mint például az Audi, használja ezt a technológiát a gépkocsijában. Az SCR-t a kipufogógázban lévő NOx-kibocsátás minimalizálására használják az ammónia (NH3) redukálószerként történő felhasználására (Biswas et al. 2009). A kipufogógázban lévő NOx katalitikus átalakításának eredményeként víz és N2 szabadul fel. Az NH3 mérgező hatása miatt és annak érdekében, hogy a reakciót megelőzően a meleg légkörben ne égjen el az NH3, az NH3-at karbamid vizes oldatából biztosítják (Moreno-Tost et al. 2008; Hamada és Haneda 2012). Ezt az oldatot 33 tömegszázalék karbamid (NH2)2CO és 67 tömegszázalék tiszta víz keveréséből nyerik.

A nagy hatásfok elérése érdekében az SCR-katalizátoron tárolt NH3 mennyiségét a lehető legnagyobb mértékben kell szabályozni. A magas NH3-tárolás azonban nemkívánatos ammóniához vezethet. Az ammónia kicsúszása általában elkerülhető vagy minimalizálható a szükséges ammónia alapján történő pontos karbamid befecskendezéssel (Majewski és Khair 2006). Az oldat kipufogógázra történő permetezésével a tiszta víz elpárolgása következtében a szilárd karbamidrészecskék olvadni kezdenek, és a (4. egyenletben látható módon termolízis megy végbe (Koebel et al. 2000; Yim et al. 2004).

A termolízisreakcióban NH3 és izociánsav keletkezik. Az NH3 az SCR-katalizátor reakcióiban vesz részt, míg az izociánsav vízzel hidrolízisreakcióban alakul át (Koebel et al. 2000). A hidrolízis során további NH3 keletkezik.

A termolízis és a hidrolízis reakciók gyorsabban zajlanak, mint az SCR reakciók. Egy molekuláris karbamidban két molekula ammónia keletkezik a termolízis és hidrolízis reakciók révén (Chi és DaCosta 2005). A karbamidból NH3 előállítására irányuló reakciók hatékonysága nagymértékben függ a kipufogógáz hőmérsékletétől. Míg a karbamid olvadási hőmérséklete 133 °C, addig különböző kutatások szerint a termolízis 143, 152, 160 °C-on kezdődik (Linde 2007; Oh et al. 2004; Sun et al. 2001; Schaber et al. 2004; Calabrese et al. 2000). Bár a vizes karbamidoldat NH3-á történő átalakulása már az injektoros permetezéskor megkezdődik, a teljes átalakulás nem fejeződik be a katalizátor belépésekor. A karbamid NH3-ra történő teljes lebomlásának fele a katalizátor bejöveteléig valósul meg. Így az átalakítás hatékonysága elméletileg 50 % a katalizátor belépésekor. A hidrolízisreakció gázfázisban történő végrehajtása a katalizátor belépése előtt azonban a kipufogógáz hőmérséklete miatt növeli a konverziós hatékonyságot (Koebel et al. 2000; Chi és DaCosta 2005). A termolízis és a hidrolízis után az SCR-katalizátorban lejátszódó kémiai reakciókat az alábbiakban mutatjuk be.

Az SCR-reakciók sebességét a következőképpen lehet felsorolni: “7 > 6 > 8”. A (7) egyenletben szereplő reakciósebesség nagyobb, mint a többi reakcióé. A (6) egyenlet reakciója az SCR-katalizátor előtti oxidációs katalizátor hiányában valósul meg, nevezetesen NOx-kibocsátás NO formájában. Abban az esetben, ha az SCR-katalizátor előtt nagy méretű és kapacitású DOC-t használunk, az NOx-kibocsátás NO formájában történik, és a (8) egyenlet szerinti reakció valósul meg. Ezért a reakciósebesség csökken, és a NOx-kibocsátás konverziós hatékonyságának csökkenése valósul meg. A (7) egyenlet szerinti reakció akkor megy végbe, ha az oxidációs katalizátor méretét és töltési mennyiségét optimalizálják. A nagy reakciósebességnek köszönhetően az NOx-kibocsátás átalakítása hatékonyan megvalósul. Az 1:1 NO:NO2 arány az SCR maximális teljesítményét mutatja. Ezért körülbelül 1:1 NO:NO2 arányt kell beállítani (Sluder et al. 2005; Devarakonda et al. 2008; Shost et al. 2008).

A 4. ábra egy tipikus SCR-rendszert mutat DOC-kal. Az SCR-rendszerekben zeolit- és vanádiumalapú katalizátorokat használnak. A hőmérsékletnek jellemző szerepe van a katalizátor kiválasztásában. Míg a réz-zeolitok a legjobb alacsony hőmérsékleten, addig a vas-zeolitok a legjobb magas hőmérsékleten (Hamada és Haneda 2012).

Típusos SCR rendszer DOC-val

SCR rendszer 200 és 600 °C közötti hőmérsékleten működhet. A reakciók általában 200 °C-on kezdődnek, és a maximális konverziós hatásfok 350 °C-on érhető el (Way et al. 2009). A 200 °C alatti hőmérsékleten a karbamidoldat bomlási reakciói miatt cianidsav, bi-karbamid, melamin, amelid és amelin keletkezik. Ezek az összetevők felhalmozódhatnak a kipufogócső falában, és nemkívánatos eredményekhez vezethetnek (Schaber et al. 2004). E képződmények megelőzése érdekében a karbamidoldat permetezése 200 °C feletti kipufogógáz-hőmérsékleten kezdődik. Emellett a 600 °C feletti hőmérsékleten az NH3 elég, mielőtt reakcióba lépne az NOx-kibocsátással.

Az SCR-rendszerekkel kapcsolatos kutatások intenzívebbé váltak a rendszer kialakítása, a karbamid adagolórendszer, a katalizátor, a befecskendező oldat, a befecskendezési nyomás és az idők tekintetében.

A V2O5-WO3/TiO2, Fe-ZSM5, Cu-ZSM5 és Ag/Al2O3 a leggyakrabban használt katalizátor, és számos kutatás ezekre a katalizátortípusokra összpontosít. A Cu-PPHs, CeO2-TiO2, Cu/Al2O3, NbCe és Fe-MFI a többi katalizátortípus, amelyek aktuális kérdéssé válnak. Az ezekkel a katalizátorokkal végzett számos kutatásban az NOx-kibocsátás átalakításának hatékonyságát több mint 90%-os arányban érték el (Shan et al. 2012; Casapu et al. 2011; Oliveira et al. 2011). A vanádiumot aktív komponensként használó, volfrámmal adalékolt TiO2 alapú katalizátorok a leginkább alkalmazott katalizátorok az SCR-ben, mivel még alacsony hőmérsékleten is magas az aktivitásuk, és a NO2 mint termék esetében nagy a szelektivitásuk. A zeolit egy másik alap, amely a TiO2 helyett használható, és némi különbséggel rendelkezik az NOx átalakítás hatékonyságában. Ezekkel a bázisokkal ellentétben az Ag-Al2O3 katalizátorok alacsony kipufogógáz-hőmérsékleten viszonylag alacsony aktivitással rendelkeznek.

A karbamid befecskendezésének minősége és keverése összetett és kritikusan fontos. Számos tanulmányt végeztek a karbamidcseppek minőségének a konverziós hatékonyságra gyakorolt hatásának meghatározására. Azt mutatják, hogy a karbamid befecskendezése jelentős paraméter az átalakítási hatékonyságra. Akár 10 %-kal is befolyásolhatja az átalakítás hatékonyságát.

Bár számos amin (metil-amin, etil-amin, propil-amin és butil-amin) befecskendező oldatként tesztelték, senki sem tudta elérni az AdBlue-nak nevezett karbamidoldat hatékonyságát a piacokon világszerte (Stanciulescu et al. 2010). Más redukálószereket is vizsgáltak az ammónia helyettesítésére.

Az SCR-alkalmazásokban az ammónia vagy a karbamid helyett szénhidrogének (HC) használhatók redukálószerként. Ezt a módszert szénhidrogén SCR-nek (HC-SCR) nevezik, és számos kutatást végeztek ezzel a módszerrel kapcsolatban. Mivel a szénhidrogén a kipufogógázban (passzív üzemmód) vagy magában a befecskendezett üzemanyagban (aktív üzemmód) van jelen, viszonylag egyszerűen alkalmazható a személygépkocsikban. A dízelmotorokban az elsődleges HC a dízelüzemanyag, de más HC-k, például etanol, aceton és propanol is befecskendezhető a kipufogógázáramba, hogy segítse az NOx csökkentését. Az Ag-Al2O3 katalizátor a legígéretesebb katalizátor a HC-SCR számára.

A NOx-kibocsátás csökkentésére szolgáló kibocsátás-szabályozási megoldásokkal (EGR, LNT és SCR) összehasonlítva általánosságban kimutatták, hogy az SCR nagy hatékonyságú az NOx átalakításában. Az LNT technológiával ellentétben az SCR a katalizátor felületén lévő aktív redukálószer révén folyamatosan távolítja el az NOx-ot. Egyébként az LNT széles üzemi hőmérsékleti ablakkal és alacsonyabb kéntelenítési hőmérséklettel rendelkezik. Mivel az SCR-hez és az LNT-hez képest a HC- és CO-kibocsátás növekedéséhez és alacsony NOx-átalakítási hatékonysághoz vezet, az EGR lemarad. Számos alkalmazásban ezek a technológiák kombinációként használhatók az NOx-átalakítás hatékonyságának növelésére (Xu és McCabe 2012; Lopez et al. 2009).

Minden más fejlett utókezelési eszközzel együtt az égéstermék kéntartalma fontos problémát jelent az SCR-katalizátor számára. Az utókezelési technológiák annyira érzékenyek a tüzelőanyag kéntartalmára. A dízelüzemanyag kéntartalma bekerül a katalizátorokba, és elkezd felhalmozódni a katalizátor aktív helyein, ami csökkenti a katalitikus aktivitást. Bár a szulfátok termikusan lebonthatók, a kéntelenítéshez gazdag körülmények között magas hőmérsékletre (>600 °C) van szükség. Alternatív üzemanyagokat és üzemanyag-adalékanyagokat használtak a kéntartalmú anyagok utókezelő berendezésekre gyakorolt hatásának megelőzésére. Az utókezelő rendszerek kibocsátáscsökkentési hatékonysága növelhető kéntartalmú üzemanyagokkal. Különösen a biodízel a leggyakrabban használt alternatív üzemanyag a kénkárosodás megelőzésére, és számos kutatást végeztek a biodízelnek a dízel alternatív üzemanyagaként való felhasználásával kapcsolatban (Ng et al. 2010).

.