Construirea unui catalizator mai ieftin

Inginerii chimiști au găsit un material mai ieftin și posibil mai bun decât platina pentru curățarea fluxurilor de evacuare ale vehiculelor diesel.

Multe automobile folosesc convertoare catalitice care conțin platină pentru a ajuta la curățarea fluxurilor de evacuare de diferiți poluanți, în special compușii de oxid de azot care pot contribui la smog. Dar prețul ridicat și volatil al metalului prețios face dificilă construirea unui catalizator economic.

Un material alternativ, cunoscut sub numele de perovskit, este mult mai puțin costisitor decât platina și poate face treaba mai eficient, raportează inginerii de la departamentul de cercetare a General Motors în 26 martie. Ştiinţă.

„Este o muncă excelentă, cu adevărat revoluționară să putem avea o alternativă la catalizatorii pe bază de platină”, spune Louise Olsson, cercetător în cataliză la Universitatea de Tehnologie Chalmers din Göteborg, Suedia, care nu a fost implicat în cercetare. „Va economisi mulți bani.”

Mașinile diesel pot costa cu 1.000 USD până la 5.000 USD mai mult decât modelele comparabile pe benzină din cauza necesității de a modifica motorul și de a adăuga convertoare catalitice mai scumpe pentru a îndeplini standardele de emisii. Platina, folosită în multe dintre aceste convertoare, se vinde cu aproximativ 1.590 USD per uncie troy.

În Europa, aproximativ jumătate dintre vehiculele de pasageri funcționează cu motorină. Procentul este mult mai mic în Statele Unite, deși multe vehicule mari și camioane de marfă funcționează cu motorină din cauza eficienței ridicate a combustibilului acelor motoare. Problema este că motoarele diesel trebuie să ardă „sărac” sau în prezența unui plus de aer, în comparație cu motoarele obișnuite pe benzină. Oxigenul suplimentar face mai dificilă eliminarea compușilor de oxid de azot rezultați.

O echipă condusă de Wei Li la filiala de Cercetare și Dezvoltare Globală a GM din Warren, Michigan, a decis să se concentreze pe o anumită reacție chimică în fluxurile de eșapament diesel, în care platina este folosită pentru a converti NO în NO2, care poate fi procesat și eliberat în continuare. în atmosferă sub formă de azot gazos.

„Aceasta este o reacție critică necesară în sistemul diesel”, explică Li. „Pentru majoritatea aplicațiilor pe gaz, oamenii s-au îndepărtat deja de platină, dar pentru motorină nu putem.”

În laboratorul lor, cercetătorii au înlocuit un catalizator comercial pe bază de platină cu unul pe bază de oxizi de perovskit din cobalt sau mangan combinați cu oxigen. Adăugând un pic de stronțiu și lantan în amestec, echipa lui Li a arătat că catalizatorii perovskiți pe bază de mangan au transformat NO în NO2 la fel de bine ca și cei pe bază de platină.

Perovskitul pe bază de cobalt a catalizat reacția la viteze semnificativ mai mari decât platina. „Am căutat un catalizator bun, dar nu ne așteptam să fie atât de bun”, spune Li.

Cu toate acestea, noii catalizatori nu sunt complet lipsiți de metale prețioase. Echipa a trebuit să adauge puțin paladiu – care costă aproximativ un sfert din costul platinei – pentru a elimina o anumită acumulare de sulf.

Mai este mult de parcurs până când catalizatorii pe bază de perovskit să apară în automobile, notează Jim Parks, cercetător de catalizatori la Laboratorul Național Oak Ridge din Knoxville, Tennessee. Echipa lui Li și-a efectuat testele în fluxuri de evacuare simulate; acum alți cercetători GM fac experimente pentru a vedea cum catalizatorii perovskiți gestionează poluanții reali, spune Li.

Noua lucrare este „un pas în direcția corectă, dar va fi mai mult de-a face cu dezvoltarea acestei tehnologii”, spune Parks.