Emisja zanieczyszczeń z pojazdów z silnikiem wysokoprężnym i systemów oczyszczania spalin
W dzisiejszym świecie, ochrona środowiska awansowała, aby stać się tematem głównego zainteresowania. Wiele agencji i organizacji stara się zapobiegać szkodom dla środowiska i zdrowia ludzkiego spowodowanym przez gazy cieplarniane i emisje zanieczyszczeń. Ze względu na negatywny wpływ emisji z silników Diesla na zdrowie i środowisko, rządy państw wprowadziły wymagania dotyczące dopuszczalnych norm emisji spalin. W Europie opracowano normy Euro, które od 1993 r. są stale obniżane, odpowiednio od Euro I do Euro VI.
W tabeli 1 przedstawiono normy Euro dla pojazdów M1 i M2, N1 i N2 określone w dyrektywie 70/156/WE o masie odniesienia ≤2 610 kg. Wartości graniczne są w tej tabeli określone w masie na energię (g/kWh). Przepisy w normach Euro stają się w kolejnych latach coraz bardziej rygorystyczne. W porównaniu z normą Euro I, norma Euro VI dla emisji CO, HC, NOx i PM została obniżona, odpowiednio, o 66, 76, 95 i 98 %. Data wdrożenia normy Euro VI dla pojazdów ciężarowych to 1 września 2014 r. (Delphi et al. 2012).
Z dnia na dzień zaostrzające się wartości emisji spalin zmusiły producentów pojazdów do podjęcia prac nad ograniczeniem emisji zanieczyszczeń z pojazdów. W prowadzonych od dziesięcioleci badaniach skupiono się na modyfikacjach silników, elektronicznie sterowanych układach wtrysku paliwa oraz poprawie właściwości paliwa. Działania te nie doprowadziły jednak do redukcji emisji określonej w normach. Pożądane poziomy emisji można osiągnąć jedynie poprzez zastosowanie systemów oczyszczania spalin. Pojazdy są wyposażone w systemy kontroli emisji, aby spełnić aktualne normy i wymagania dotyczące emisji. Dzięki systemom kontroli emisji zanieczyszczenia ze spalin mogą być eliminowane po opuszczeniu silnika, tuż przed ich emisją do powietrza (Prasad i Bella 2010; Bosch 2005).
Wśród systemów kontroli emisji silników wysokoprężnych najwięcej badań i opracowań dotyczyło redukcji emisji NOx, ponieważ zawartość NOx w spalinach silnika wysokoprężnego ma największy udział procentowy wśród emisji zanieczyszczeń. W systemach EGR, w celu zmniejszenia emisji NOx, spaliny są zawracane z powrotem do komory spalania i mieszane ze świeżym powietrzem przy suwie wlotowym. W konsekwencji pogarsza się efektywność spalania, co prowadzi do obniżenia temperatury spalania, a tym samym do ograniczenia tworzenia się NOx. EGR jest szeroko stosowany w pojazdach z silnikiem Diesla. Nie może on jednak osiągnąć pojedynczo wysokiej sprawności konwersji NOx i redukcji, która spełniałaby aktualne normy emisji spalin, zwłaszcza dla pojazdów ciężarowych. Ponadto, ze względu na obniżenie temperatury w cylindrze, technologia ta generuje wzrost emisji HC i CO. (Bauner et al. 2009).
Technologia LNT, zwana również NOx-storage-reduction (NSR) lub NOx adsorber catalyst (NAC), została opracowana w celu zmniejszenia emisji NOx, szczególnie w warunkach odchudzonego silnika. Podczas pracy w warunkach odchudzonego silnika, LNT magazynuje NOx na powłoce płuczącej katalizatora. Następnie, w warunkach silnika bogatego w paliwo, uwalnia i reaguje z NOx poprzez zwykłe reakcje typu trójdrożnego. Katalizator LNT składa się głównie z trzech kluczowych komponentów. Te składniki to katalizator utleniający (Pt), otoczka magazynująca NOx (bar (Ba) i/lub inne tlenki) oraz katalizator redukujący (Rh). W technologii LNT, katalizatory na bazie platyny są najczęściej stosowane ze względu na ich redukcję NOx w niskiej temperaturze i stabilność w wodzie i siarce.
Podobnie jak technologia EGR, technologie LNT są niewystarczające do zapewnienia pożądanej redukcji emisji NOx. Oprócz technologii EGR i LNT, możliwe jest spełnienie obecnych norm emisji spalin dzięki technologii SCR. Tak więc, technologia SCR jest godną szacunku najnowszą technologią, którą interesuje się wielu badaczy.
W tym rozdziale, systemy kontroli emisji dla silników Diesla są szczególnie wyjaśnione. Ze względu na ich szerokie zastosowanie, systemy DOC, DPF i SCR, zwłaszcza w ciężkich silnikach wysokoprężnych, są rozpatrywane oddzielnie.
Katalizator utleniający paliwa (DOC)
Główną funkcją katalizatorów DOC jest utlenianie emisji HC i CO. Ponadto DOC odgrywają rolę w zmniejszaniu masy emisji cząstek stałych z silników wysokoprężnych poprzez utlenianie niektórych węglowodorów zaadsorbowanych na cząstkach węgla (Chen i Schirmer 2003; Wang et al. 2008). DOC mogą być również stosowane w połączeniu z katalizatorami SCR do utleniania NO w NO2 i zwiększania stosunku NO2:NOx. Istnieją trzy główne reakcje zachodzące w DOC (Zheng i Banerjee 2009).
CO i HC utleniają się, tworząc CO2 i H2O w DOC (rys. 2). Spaliny z silników Diesla zawierają zwykle O2, w ilości od 2 do 17 % objętości, który nie reaguje z paliwem w komorze spalania. Ten O2 jest stale zużywany w DOC (Yu i Kim 2013).
Katalizator utleniania oleju napędowego
Inną reakcją chemiczną, która zachodzi w DOC jest utlenianie NO do postaci NO2, jak widać na rys. (3). Stężenie NO2 w NOx ma zasadnicze znaczenie dla podzespołów niższego szczebla, takich jak DPF i SCR. Wysokie stężenie NO2 w NOx generuje wzrost wydajności DPF i SCR. W nieprzetworzonych spalinach silnikowych składnik NO2 w NOx wynosi tylko około 10 % w większości punktów eksploatacyjnych. Dzięki funkcji DOC, stosunek NO2:NO zwiększa się poprzez wywołanie równowagi termodynamicznej (Lee et al. 2008; Sampara et al. 2007).
Temperatura jest skuteczną funkcją wpływającą na wydajność DOC. Skuteczność DOC w utlenianiu CO i HC można zaobserwować w temperaturach powyżej „temperatury zapłonu” dla aktywności katalitycznej. Temperaturę wyłączenia światła definiuje się jako temperaturę, w której rozpoczyna się reakcja w katalizatorze i zmienia się ona w zależności od składu spalin, prędkości przepływu i składu katalizatora.
DOC można również stosować jako podgrzewacz katalityczny. Utlenianie emisji CO i HC generuje uwolnienie ciepła. Ciepło to jest wykorzystywane do podniesienia temperatury spalin za DOC. Wzrost temperatury spalin wspomaga regenerację DPF. W katalizatorze DOC temperatura spalin wzrasta w przybliżeniu powyżej 90 °C na każdy 1 % objętości utleniania CO. Ponieważ wzrost temperatury jest bardzo szybki, w DOC ustala się stromy gradient temperatury. Wynikające z tego naprężenia w ceramicznym nośniku i katalizatorze są ograniczone do dopuszczalnego skoku temperatury wynoszącego około 200-250 °C (Bosch 2005).
DOC ma zazwyczaj monolityczną strukturę plastra miodu wykonaną z ceramiki lub metalu. Oprócz tej struktury nośnej, składa się z mieszaniny tlenków (washcoat) składającej się z tlenku glinu (Al2O3), tlenku ceru (CeO2), tlenku cyrkonu (ZrO2) i aktywnych katalitycznych metali szlachetnych, takich jak platyna (Pt), pallad (Pd) i rod (Rh). Podstawową funkcją warstwy płuczącej jest zapewnienie dużej powierzchni dla metalu szlachetnego oraz spowolnienie spiekania katalizatora, które następuje w wysokich temperaturach, prowadząc do nieodwracalnego spadku aktywności katalizatora. Ilość metali szlachetnych używanych do powlekania, co często określa się mianem obciążenia, podaje się w g/ft3. Obciążenie wynosi około 50-90 g/ft3. Obecnie DOC zawierające Pt i Pd są najczęściej stosowane do utleniania i wiele badań prowadzonych przez naukowców koncentrowało się na tych katalizatorach opartych na metalach szlachetnych (Kolli et al. 2010; Kim et al. 2003; Wiebenga et al. 2012; Wang et al. 2008; Haneda et al. 2011).
Głównymi właściwościami przy wyborze DOC są temperatura wygaszania światła, wydajność konwersji, stabilność temperaturowa oraz tolerancja na zatrucie i koszty produkcji. Jednak parametry takie jak gęstość kanałów (określona w cpsi (kanały na cal kwadratowy)), grubość ścianek poszczególnych kanałów i wymiary zewnętrzne konwertera (pole przekroju poprzecznego i długość) mają znaczący wpływ na właściwości DOC. Gęstość kanałów i grubość ścianek określają reakcję rozgrzewania, przeciwciśnienie spalin i stabilność mechaniczną katalizatora (Zervas 2008).
Objętość DOC (Vc) określa się jako współczynnik objętościowego przepływu spalin, który sam jest proporcjonalny do objętości skokowej (Vs) silnika. Typowe wartości projektowe dla DOC wynoszą Vc/Vs = 0,6-0,8. Stosunek objętościowego przepływu spalin do objętości katalizatora określa się mianem prędkości przestrzennej . Typowe wartości SV dla katalizatora utleniającego wynoszą 150 000-250 000 h-1 (Bosch 2005).
Od czasu wprowadzenia po raz pierwszy w latach 70. katalizatory DOC pozostają kluczową technologią w silnikach wysokoprężnych aż do dziś (Wang et al. 2008). Wszystkie nowe silniki wysokoprężne montowane w samochodach osobowych, lekkich i ciężkich pojazdach z silnikami wysokoprężnymi są obecnie wyposażone w katalizatory DOC. Redukcje emisji wynikające z zastosowania DOC szacuje się na około 60-90% dla HC i CO.
DOK są szeroko preferowanymi systemami kontroli emisji nie tylko w pojazdach ciężkich, ale także lekkich, w wielu krajach, takich jak Europa, USA i Japonia. Katalizatory utleniające zawierające Pt i Pd są najbardziej popularnymi katalizatorami na rynku światowym. Jednym z głównych problemów związanych z tymi cennymi katalizatorami jest to, że przenoszą one reakcję SO2 na SO3, który w konsekwencji reaguje z wodą i generuje formy siarczanów i kwasu siarkowego. Te formy mają dość szkodliwe skutki, takie jak uszkodzenie systemów kontroli emisji zanieczyszczeń, a także powodują szereg problemów środowiskowych i zdrowotnych. Nie ma technologii, która mogłaby zapobiec i wyeliminować te formy. Chociaż ULSD jest stosowany w wielu krajach na całym świecie, problem ten nie został całkowicie rozwiązany. Stosowanie paliw alternatywnych, takich jak biodiesel, alkohol metylowy itp. może całkowicie zredukować lub wyeliminować te zanieczyszczenia. Poza tym możliwe jest zwiększenie wydajności konwersji DOC przy użyciu paliw alternatywnych (Zhu et al. 2013).
Filtr cząstek stałych (DPF)
Filtry cząstek stałych (DPF) są stosowane w produkcji pojazdów od 2000 roku. Są one wykorzystywane do usuwania emisji PM ze spalin poprzez filtrację fizyczną i zazwyczaj wykonane są z kordierytu (2MgO-2Al2O3-5SiO2) lub węglika krzemu (SiC) monolitu o strukturze plastra miodu z kanałami zablokowanymi na przemian na końcach. Zatkane kanały na każdym końcu wymuszają przepływ cząstek stałych przez porowate ścianki podłoża, które działają jak filtr mechaniczny (rys. 3). Cząstki sadzy przechodząc przez ścianki są przenoszone na drodze dyfuzji do ścianek porów, gdzie przylegają. Filtr ten posiada dużą liczbę równoległych, najczęściej kwadratowych kanałów. Grubość ścianek kanałów wynosi zwykle 300-400 μm. Wielkość kanałów jest określona przez ich gęstość komórkową (Typowa wartość: 100-300 cpsi) (Kuki et al. 2004; Ohno et al. 2002; Tsuneyoshi i Yamamoto 2012).
Filtracja DPF
Ścianki filtra są zaprojektowane tak, aby miały optymalną porowatość, umożliwiającą gazom spalinowym przechodzenie przez ich ścianki bez większych przeszkód, a jednocześnie były wystarczająco nieprzepuszczalne, aby zbierać gatunki cząstek stałych. W miarę jak filtr staje się coraz bardziej nasycony sadzą, na powierzchni ścianek kanału tworzy się warstwa sadzy. Zapewnia to wysoce wydajną filtrację powierzchniową w następnej fazie pracy. Należy jednak zapobiegać nadmiernemu nasyceniu. W miarę jak w filtrach gromadzi się PM, powstaje przeciwciśnienie, które ma wiele negatywnych skutków, takich jak zwiększone zużycie paliwa, awaria silnika i naprężenia w filtrze. Aby zapobiec tym negatywnym skutkom, filtr DPF musi być regenerowany poprzez spalanie wychwyconych cząstek stałych.
Istnieją dwa rodzaje procesów regeneracji filtrów DPF, powszechnie określane jako regeneracja aktywna i regeneracja pasywna. Aktywna regeneracja może być okresowo stosowana do filtrów DPF, w których uwięziona sadza jest usuwana poprzez kontrolowane utlenianie O2 w temperaturze 550 °C lub wyższej (Jeguirim et al. 2005). W aktywnej regeneracji DPF, PM jest okresowo utleniany przez ciepło dostarczane ze źródeł zewnętrznych, takich jak grzejnik elektryczny lub palnik oparty na płomieniu. Spalanie cząstek stałych, wychwyconych w filtrze, odbywa się, gdy tylko ładunek sadzy w filtrze osiągnie ustalony limit (około 45%), wskazywany przez spadek ciśnienia w DPF.
Wyższa temperatura regeneracji i duża ilość energii potrzebnej do dostarczenia ciepła stanowią poważne problemy w przypadku aktywnej regeneracji. Podczas gdy temperatury tak wysokie jak temperatura topnienia filtra powodują awarię DPF, konieczność dostarczenia energii do ogrzewania zwiększa koszt produkcji systemu ze względu na skomplikowane dodatki. W przeciwieństwie do aktywnej regeneracji, w pasywnej regeneracji DPF, utlenianie cząstek stałych zachodzi w temperaturze spalin poprzez katalityczne spalanie promowane przez osadzanie odpowiednich katalizatorów w samej pułapce. PM jest utleniany przez trwający proces reakcji katalitycznej, który nie zużywa dodatkowego paliwa. W zakresie temperatur pomiędzy 200 a 450 °C, małe ilości NO2 będą promować ciągłe utlenianie osadzonych cząsteczek węgla. Jest to podstawa pułapki ciągłej regeneracji (CRT), która wykorzystuje NO2 w sposób ciągły do utleniania sadzy w stosunkowo niskich temperaturach w DPF (York et al. 2007, Allansson et al. 2002).
W pasywnej regeneracji cały proces jest bardzo prosty, cichy, skuteczny i paliwooszczędny, to znaczy, że ani operator pojazdu, ani system zarządzania silnikiem pojazdu nie musi nic robić, aby wywołać regenerację DPF. W tym procesie zasadniczo stosuje się filtr z węglika krzemu o przepływie ścianowym wraz z DOC, zaawansowanym systemem zarządzania silnikiem i czujnikami. DOC przed filtrem DPF zwiększa stosunek NO2 do NO w spalinach i obniża temperaturę spalania cząstek stałych. NO2 jest bardziej skutecznym utleniaczem niż tlen i dlatego zapewnia optymalną wydajność pasywnej regeneracji (Johansen et al. 2007).
Ścienny filtr SiC jest jednym z najczęściej stosowanych filtrów DPF na świecie. Ponieważ regeneracja odbywa się w wysokich temperaturach spalin, przed tym filtrem należy stosować DOC. Katalityczne filtry DPF (CDPF), w których preparat DOC jest umieszczony w samym filtrze DPF, mogą wyeliminować ten obowiązek. W tym systemie nie ma DOC ani żadnych systemów oczyszczania spalin przed DPF, a wszystkie reakcje zachodzą w CDPF. Filtr CDPF, w którym Pt jest stosowany jako katalizator, ma taką samą wydajność konwersji w porównaniu z filtrem SiC o przepływie ściennym. Dzięki filtrom CDPF można obniżyć temperaturę utleniania sadzy. Dodatkowo utlenianie zachodzące w DPF może być realizowane w niższych temperaturach, a współczynnik konwersji może być dalej zwiększony przy użyciu biodiesla lub dodatków do paliwa (Lamharess et al. 2011). Chociaż regeneracja jest jednym z głównych problemów filtrów DPF, obecnie przeprowadzono wiele badań w celu rozwiązania tego problemu i obniżenia temperatury utleniania sadzy.
Wybiórcza redukcja katalityczna (SCR)
SCR jest kolejną technologią redukcji emisji NOx, szczególnie ulepszoną dla pojazdów o dużej ładowności. Ze względu na niską temperaturę spalin, nie była ona szeroko stosowana w pojazdach lekkich. Jednak obecnie, jest ona rozwijana dla lekkich pojazdów osobowych, a kilku producentów lekkich pojazdów, takich jak Audi, stosuje tę technologię w swoich samochodach. SCR służy do minimalizacji emisji NOx w spalinach, wykorzystując amoniak (NH3) jako reduktant (Biswas et al. 2009). Woda i N2 są uwalniane w wyniku katalitycznej konwersji NOx w spalinach. Ze względu na toksyczne działanie NH3 oraz aby zapobiec spalaniu NH3 w ciepłej atmosferze przed reakcją, NH3 jest dostarczany z wodnego roztworu mocznika (Moreno-Tost et al. 2008; Hamada i Haneda 2012). Roztwór ten otrzymuje się ze zmieszania 33% masowych mocznika (NH2)2CO i 67% masowych czystej wody.
W celu uzyskania wysokiej sprawności, ilość NH3 zmagazynowanego na katalizatorze SCR powinna być kontrolowana tak wysoko, jak to tylko możliwe. Jednakże, wysokie magazynowanie NH3 może prowadzić do niepożądanego amoniaku. Poślizg amoniaku jest zazwyczaj unikany lub minimalizowany poprzez precyzyjne wstrzykiwanie mocznika w zależności od wymaganego amoniaku (Majewski i Khair 2006). Poprzez rozpylenie roztworu na gaz spalinowy, w wyniku odparowania czystej wody, stałe cząsteczki mocznika zaczynają się topić i zachodzi termoliza, jak widać w równaniu (4) (Koebel et al. 2000; Yim et al. 2004).
W reakcji termolizy powstaje NH3 i kwas izocyjanowy. NH3 bierze udział w reakcjach katalizatora SCR, podczas gdy kwas izocyjanowy jest przekształcany z wodą w reakcji hydrolizy (Koebel et al. 2000). W wyniku tej hydrolizy powstaje dalszy NH3 .
Reakcje termolizy i hydrolizy zachodzą szybciej niż reakcje SCR. Dwie cząsteczki amoniaku powstają w moczniku molekularnym w wyniku reakcji termolizy i hydrolizy (Chi i DaCosta 2005). Wydajność reakcji wytwarzania NH3 z mocznika zależy w dużej mierze od temperatury spalin. Podczas gdy temperatura topnienia mocznika wynosi 133 °C, w różnych badaniach wskazuje się, że termoliza rozpoczyna się w temperaturze 143, 152, 160 °C (Linde 2007; Oh et al. 2004; Sun et al. 2001; Schaber et al. 2004; Calabrese et al. 2000). Chociaż konwersja wodnego roztworu mocznika do NH3 rozpoczyna się w momencie rozpylania wtryskiwacza, pełna konwersja nie jest zakończona do momentu wejścia katalizatora. Połowa całkowitej ilości rozkładu mocznika do NH3 jest uzyskiwana do momentu wejścia katalizatora. Tak więc wydajność konwersji wynosi teoretycznie 50 % do momentu wejścia katalizatora. Jednak przeprowadzenie reakcji hydrolizy w fazie gazowej przed wejściem katalizatora zwiększa wydajność konwersji ze względu na temperaturę spalin (Koebel et al. 2000; Chi i DaCosta 2005). Po przeprowadzeniu termolizy i hydrolizy reakcje chemiczne, które zachodzą w katalizatorze SCR, przedstawiono poniżej.
Szybkość reakcji SCR można ująć jako „7 > 6 > 8”. Szybkość reakcji w równaniu (7) jest wyższa niż pozostałych reakcji. Reakcja z równania (6) zachodzi przy braku katalizatora utleniającego przed katalizatorem SCR, a mianowicie emisja NOx w postaci NO. W przypadku zastosowania katalizatora DOC o dużym rozmiarze i pojemności przed katalizatorem SCR, emisja NOx przechodzi w postać NO i zachodzi reakcja według równania (8). W związku z tym zmniejsza się szybkość reakcji i następuje spadek wydajności konwersji emisji NOx. Reakcja opisana w równaniu (7) będzie zachodzić, jeśli rozmiar i ilość ładunku katalizatora utleniającego zostanie zoptymalizowana. Ze względu na wysoką szybkość reakcji, konwersja emisji NOx jest realizowana efektywnie. Stosunek NO:NO2 wynoszący 1:1 wykazuje maksymalną wydajność SCR. Z tego powodu, konieczne jest ustalenie stosunku NO:NO2 na poziomie około 1:1 (Sluder et al. 2005; Devarakonda et al. 2008; Shost et al. 2008).
Rysunek 4 przedstawia typowy system SCR z DOC. W układach SCR stosowane są katalizatory zeolitowe i wanadowe. Temperatura odgrywa charakterystyczną rolę w doborze katalizatora. Podczas gdy miedź-zeolity mają najlepszą wydajność w niskich temperaturach, żelazo-zeolity mają najlepszą wydajność w wysokich temperaturach (Hamada i Haneda 2012).
Typowy układ SCR z DOC
Układ SCR może pracować w temperaturze pomiędzy 200 a 600 °C. Reakcje rozpoczynają się zwykle w temperaturze 200 °C, a maksymalną wydajność konwersji uzyskuje się w temperaturze 350 °C (Way et al. 2009). W temperaturach poniżej 200 °C w wyniku reakcji rozkładu roztworu mocznika powstaje kwas cyjankowy, biurea, melamina, amelid i amelina. Składniki te mogą gromadzić się w ściance rury wydechowej i prowadzić do niepożądanych rezultatów (Schaber et al. 2004). Aby zapobiec takiemu tworzeniu się, natryskiwanie roztworu mocznika rozpoczyna się przy temperaturze spalin powyżej 200 °C. Ponadto, temperatury powyżej 600 °C powodują spalanie NH3 przed reakcją z NOx.
Badania nad systemami SCR zostały zintensyfikowane w zakresie konstrukcji systemu, systemu dostarczania mocznika, katalizatora, roztworu wtryskowego, ciśnienia wtrysku i czasu.
V2O5-WO3/TiO2, Fe-ZSM5, Cu-ZSM5 i Ag/Al2O3 są najczęściej stosowanymi katalizatorami i wiele badań koncentruje się na tych typach katalizatorów. Katalizatory Cu-PPHs, CeO2-TiO2, Cu/Al2O3, NbCe i Fe-MFI to kolejne typy katalizatorów, które stają się aktualnym zagadnieniem. W wielu badaniach prowadzonych na tych katalizatorach uzyskano sprawności konwersji emisji NOx przekraczające 90% (Shan et al. 2012; Casapu et al. 2011; Oliveira et al. 2011). Katalizatory oparte na TiO2 z domieszką wolframu z wykorzystaniem wanadu jako składnika aktywnego są najczęściej stosowanymi katalizatorami do SCR ze względu na ich wysoką aktywność nawet w niskiej temperaturze i wysoką selektywność dla NO2 jako produktu. Zeolit jest inną bazą, która może być stosowana zamiast TiO2, i ma pewne różnice w wydajności konwersji NOx. W przeciwieństwie do tych baz, katalizatory Ag-Al2O3 mają stosunkowo niską aktywność w niskiej temperaturze spalin.
Jakość wtrysku mocznika i mieszanie są złożone i krytycznie ważne. Przeprowadzono wiele badań w celu określenia wpływu jakości kropli mocznika na wydajność konwersji. Wykazały one, że wtrysk mocznika jest istotnym parametrem wpływającym na wydajność konwersji. Może on wpływać na sprawność konwersji do 10%.
Pomimo, że wiele amin (metyloamina, etyloamina, propylamina i butyloamina) było testowanych jako roztwór wtryskowy, nikt nie był w stanie osiągnąć sprawności roztworu mocznika zwanego AdBlue na rynkach całego świata (Stanciulescu et al. 2010). W zastosowaniach SCR, zamiast amoniaku lub mocznika, jako reduktant mogą być stosowane węglowodory (HC). Metoda ta znana jest pod nazwą SCR węglowodorowego (HC-SCR) i przeprowadzono nad nią wiele badań. Ze względu na obecność węglowodorów w spalinach (tryb pasywny) lub w samym wtryskiwanym paliwie (tryb aktywny), zastosowanie jej w pojazdach osobowych jest stosunkowo proste. W silnikach wysokoprężnych, podstawowym HC jest olej napędowy, ale inne HC, takie jak etanol, aceton i propanol mogą być wtryskiwane do strumienia spalin, aby pomóc w redukcji NOx. Katalizator Ag-Al2O3 jest najbardziej obiecującym katalizatorem dla HC-SCR.
W porównaniu z rozwiązaniami kontroli emisji (EGR, LNT i SCR) w celu zmniejszenia emisji NOx, ogólnie wykazano, że SCR ma wysoką wydajność w konwersji NOx. W przeciwieństwie do technologii LNT, SCR usuwa NOx w sposób ciągły poprzez aktywny reduktant na powierzchni katalizatora. W przeciwnym razie, LNT ma szerokie okno temperaturowe pracy i niższą temperaturę odsiarczania. Ponieważ prowadzi to do wzrostu emisji HC i CO oraz niskiej sprawności konwersji NOx w porównaniu do SCR i LNT, EGR pozostaje w tyle. W wielu zastosowaniach, technologie te mogą być stosowane jako kombinacja w celu zwiększenia wydajności konwersji NOx (Xu i McCabe 2012; Lopez et al. 2009).
With all other advanced aftertreatment devices, sulfur content in the combustion fuel is an important problem for SCR catalyst. Technologie oczyszczania spalin są tak wrażliwe na zawartość siarki w paliwie. Zawartość siarki w oleju napędowym jest zawarta w katalizatorach i zaczyna gromadzić się w aktywnych miejscach katalizatora, co obniża jego aktywność katalityczną. Chociaż siarczany mogą być rozkładane termicznie, do odsiarczania w bogatych warunkach wymagane są wysokie temperatury (>600 °C). Paliwa alternatywne i dodatki do paliw są stosowane, aby zapobiec wpływowi siarki na urządzenia do oczyszczania spalin. Możliwe jest zwiększenie skuteczności redukcji emisji przez układy oczyszczania spalin dzięki paliwom niezawierającym siarki. Szczególnie biodiesel jest najczęściej stosowanym paliwem alternatywnym zapobiegającym szkodom powodowanym przez siarkę. Przeprowadzono wiele badań nad wykorzystaniem biodiesla jako paliwa alternatywnego do oleju napędowego (Ng et al. 2010).