小さなボトルと大きな缶、どちらも「AdBlue」とラベルが貼られている
1.5リットルと10リットルのAdBlue容器
日野トラックとそのSCRはディーゼル微粒子フィルター（DPF）の隣にあり、遅い燃料噴射による再生プロセスにより排気温度を制御して煤を燃焼させる[ 1 ] [ 2 ]
AdBlueポンプを使用する乗用車

ディーゼル排気液（DEF 、 AUS 32とも呼ばれ、 AdBlue [ 3 ]として販売されることもある）は、ディーゼルエンジンから発生する大気汚染物質の量を減らすために使用される液体です。具体的には、DEFは尿素32.5％と脱イオン水67.5％で作られた尿素水溶液です。DEFは選択触媒還元（SCR）で消費され、窒素酸化物（NO
×ディーゼルエンジンからの排気ガス中に含まれるCO2（二酸化炭素）の量。[ 4 ]

その他の名前

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DEFを定義する国際規格（ISO 22241）では、AUS 32（尿素水溶液32%）と呼ばれています。[ 5 ] DEFは、ドイツ自動車工業会の登録商標であるAdBlueとしても販売されています。

DEFは複数のブランドのSCRシステムで使用されています。BlueHDIはPSAグループのプジョー、シトロエン、DSオートモービルズなどの車両に、BlueTecはダイムラーAGに、FLENDS（Final Low Emission New Diesel System）はUDトラックスに使用されています。Blue Sky DEFはPrime Lubes, Inc.によって製造・販売されています。[ 6 ]

背景

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ディーゼルエンジンは、煤を完全に燃焼させ、未燃焼燃料の排出を防ぐために、通常、リーンバーン空燃比（理論空燃比以上）で運転されます。過剰な空気はNOガスの発生につながります。
×大気中の窒素から有害な汚染物質であるNOを除去する。選択触媒還元はNOの量を減らすために用いられる。
×大気中に放出されます。別のタンクからDEFが排気管に噴射され、排気熱によってアンモニアに分解されます。SCR触媒内でNO
×アンモニアによって還元され、水と窒素に変換されます。これらはどちらも汚染物質ではありません。そして、水と窒素は排気ガスを通して大気中に放出されます。[ 7 ]

SCRは日産ディーゼル株式会社によって自動車に応用され、最初の実用化製品である「日産ディーゼルクオン」が2004年に導入されました。石油業界と化学業界の協力を得て、2005年9月までに日本で1,300ヶ所のDEF供給ステーションのインフラが整備されました。[ 8 ]

2007年、米国環境保護庁（EPA）は有害な排気ガスを大幅に削減するための要件を制定しました。この基準を達成するため、カミンズ社をはじめとするディーゼルエンジンメーカーは、ディーゼル微粒子捕集フィルター（DPF）を使用した後処理システムを開発しました。

DPFは低硫黄軽油では機能しないため、2007年EPA排出ガス基準に適合するディーゼルエンジンでは、 DPFの損傷を防ぐために超低硫黄軽油（ULSD）の使用が義務付けられています。短い移行期間を経て、ULSD燃料は米国とカナダの燃料ポンプで一般的に使用されるようになりました。[ 9 ]

2007年のEPA規制は、 NOを削減した2010年のより厳しいEPA規制に備えるための暫定的な解決策として意図されていました。
×レベルはさらに上昇した。[ 10 ] 2008年には、コンプライアンスに関する懸念はDEF配布のインフラに移った。[ 11 ]

DEFの排気ガスへの噴射率は、後処理システムによって異なりますが、通常はディーゼル燃料消費量の2～6%です。[ 12 ]この低い噴射率により、燃料の補充間隔が長くなり、タンクのサイズと車両のパッケージングスペースへの侵入が最小限に抑えられます。電子制御ユニットは、NOなどのパラメータに応じて燃料の添加量を調整します。
×排気ガス中のアンモニア濃度（触媒コンバータの前、触媒コンバータの後、および触媒コンバータが複数ある場合は触媒コンバータの間）、現在のアンモニア充填レベル、[ 13 ]エンジンの運転温度および回転数。[ 14 ]

化学

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DEFは尿素の32.5%溶液である（NH
2）
2CO 。これを高温の排気ガス流に噴射すると、水が蒸発し、尿素が熱分解して[ 15 ]アンモニア（NH
3）およびイソシアン酸（HNCO）:

（NH
2）
2CO → NH
3+ HNCO

イソシアン酸は水蒸気と反応して二酸化炭素とアンモニアに加水分解されます。

HNCO + H 2 O → CO 2 + NH
3

これまでのところ、全体的には次のようになります。

（NH
2）
2CO + H
2O → 2  NH
3+ CO2

アンモニアは、酸素と触媒の存在下で、2種類の窒素酸化物を還元します。[ 16 ]

4NO +  4NH
3+ O
2→ 4 北
2+ 6 時間
2O（「標準SCR」）と
6 いいえ
2+ 8  NH
3→ 7 北
2+ 12 時間
2O（「NO 2 SCR選択触媒還元」）[要出典]
いいえ+いいえ
2+ 2  NH
3→ 2 北
2+ 3 時間
2O（「高速SCR」）

NOの全体的な減少
×尿素による場合は次のようになります。

2  (NH 2 ) 2 CO + 4  NO + O 2 → 4  N 2 + 4  H 2 O + 2 CO 2および
4  (NH 2 ) 2 CO + 6  NO 2 → 7  N 2 + 8  H
2O + 4 CO 2と
(NH 2 ) 2 CO + NO + NO 2 → 2  N 2 + 2  H 2 O + CO 2

NO 2とNOの比率によって、どの反応が起こるか、またその速度が決まります。NO 2とNOが同量存在する場合、特に200℃から350℃の温度範囲で最も高い変換率が得られます。NOがNO 2よりも多い場合、高速SCRと標準SCRが順に行われます。NO 2がNOよりも多い場合、高速SCRとNO 2 SCRが順に行われますが、NO 2 SCRは標準SCRよりも遅く、硝酸アンモニウムが形成されて触媒コンバータが一時的に不活性化される可能性があります。[ 17 ]

冬季の運行

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DEFは-11℃（12℉）で凍結します。[ 18 ] [ 19 ] SCR排気浄化システムを低温で機能させるには、十分な量の凍結DEFを可能な限り短時間、できれば数分以内に溶解させる必要があります。例えば、2010年のEPA排出ガス規制では、70分以内にDEF冷却剤を完全に流すことが求められています。[ 20 ] [ 21 ]

欧州では、規則（EC）No 692/2008 [ 22 ]の附属書XVI第10項に、-15℃（5°F）でエンジンを始動した場合、中心温度が-15℃（5°F）の凍結タンクからのDEFは20分以内に利用可能でなければならないと規定されている。

通常、凍結したDEFは、エンジンの熱（例えば、DEFタンクを通過するエンジン冷却水）によって溶解されます。この冷却水はサーモスタット式冷却水制御バルブによって制御されます。この方法では、SCR排気浄化システムが完全に作動するまでにかなりの時間がかかり、多くの場合1時間ほどかかります。[ 4 ]

DEFを解凍する（つまりSCRの完全な動作を可能にする）もう一つの方法は、DEFタンクに電気ヒーターを組み込むことです。このヒーターは、十分な量の凍結DEFを急速に溶解するために、適切なサイズ、位置、電力でなければなりません。ヒーターの一部が液体から出ている場合でも過熱しないよう、できれば自己制御式であるべきです。また、複雑なセンサーや温度調節システムを排除するためにも、自己制御式であることが望ましいです。さらに、DEFは約60℃（140°F）で分解し始めるため、ヒーターの温度は50～60℃（122～140°F）を超えてはなりません。この目的を達成するために、 PTCヒーターがよく使用されます。[ 23 ]

安全性と保管

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尿素溶液は透明で、無毒であり、安全に取り扱うことができる。[ 24 ]尿素はアルミニウムなどの金属を腐食させるので、DEFは特別な容器に入れて保管・輸送される。[ 25 ] [ 26 ]これらの容器は通常ステンレス鋼で作られている。[ 26 ]自動車の選択触媒還元（SCR）システムとDEFディスペンサーは、尿素による腐食の影響を受けないような設計になっている。[ 25 ] DEFは直射日光を避け、涼しく乾燥した換気の良い場所に保管することが推奨される。大量のDEFは、ポリエチレン容器（HDPE、XLPE）、グラスファイバー強化プラスチック（FRP ）、およびスチールタンクに保管できる。DEFは保管・輸送のために中容量のバルク容器で取り扱われることも多い。

DEFは、少量または繰り返し使用する容器入りから、大量のDEFを必要とする消費者向けのバルクキャリアまで、様々な量で消費者に提供されています。2013年現在、多くのトラックストップにDEFポンプが設置されています。これらのポンプは通常、燃料ポンプの隣に設置されているため、運転手はトラックを動かすことなく両方のタンクにDEFを充填できます。[ 27 ]

ヨーロッパでは、従来の使い捨てプラスチック容器を使用する方法ではなく、ディーゼル排ガス液をポンプで供給するディスペンサーを備えたガソリンスタンドが増えています。これらのポンプ式ディスペンサーは商用車向けが多いですが、現在では、DEF（ディーゼル燃料）を容積単位で供給する必要がある乗用車の増加に対応するソリューションとしても注目され始めています。[ 28 ]

空港ではディーゼル地上サービス車両にDEFが必要になることがあるため、燃料システム凍結防止剤の代わりに誤ってDEFをジェット機に使用してサービスを行わないように、ラベルの貼付と保管を慎重に管理する必要があります。このミスは、飛行中のエンジン故障や地上待機の事故を複数回引き起こした原因となっています。[ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]

供給不足

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韓国

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2021年12月現在、韓国ではDEF不足が続いており、経済に大混乱をもたらしている。使用される尿素のほとんどは中国から供給されているため、中国が9月に尿素輸出の義務的検査を導入して以来、輸入が鈍化している。[ 32 ] 1月から9月の間に韓国の尿素輸入の約97％が中国から来た。2015年、韓国は排ガス制御のためにディーゼル車に尿素溶液の使用を義務付けており、現在では登録車両の40％に影響を与えている。2015年以降に製造されたディーゼル車にはSCRシステムの装備が義務付けられた。[ 33 ]韓国政府は尿素溶液の配給を開始し、ドライバーのパニック買いが輸送と産業の停止を引き起こす可能性のある深刻な不足を悪化させたため、尿素溶液の転売を禁止した。[ 34 ]ディーゼル車に使用される主要材料の供給不足を緩和するために、KC -330シグナスがオーストラリアからディーゼル排気液を輸入するために派遣されました。 [ 35 ]

オーストラリア

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2021年12月初旬、オーストラリア道路交通協会も、中国における尿素不足により、オーストラリア国内のDEF不足への懸念を表明した。[ 36 ]中国は国内供給とDEF価格の高騰を防ぐため、輸出量を制限した。12月中旬までに、オーストラリアには約7週間分のAdBlueが残っていた。[ 37 ] 12月14日、オーストラリアのIOR社は新工場を建設すると発表した。[ 38 ]

参考文献

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参照

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