La reducción de la emisión de contaminantes de los vehículos y el cumplimiento de estándares más estrictos de gases de escape son desafíos importantes cuando se desarrollan convertidores catalíticos. Un nuevo concepto podría ayudar a tratar de manera eficiente los gases de escape después del arranque en frío de los motores y en el tráfico urbano y reducir el consumo de metales nobles costososLos investigadores informan en la revista Angewandte Chemie Química Aplicada que se basa en la interacción entre el platino y el portador de óxido de cerio para controlar la actividad catalítica mediante cambios a corto plazo del modo de funcionamiento del motor.
Gracias a sus buenas propiedades catalíticas, el platino a menudo se aplica en convertidores catalíticos de vehículos. Actualmente, alrededor del 60% del comercio europeo de platino se usa para este propósito. Usando un convertidor catalítico de oxidación diesel DOC, en el que se quema después de los hidrocarburos ySe produce monóxido de carbono, los científicos del Instituto de Tecnología de Karlsruhe KIT y sus socios descubrieron que el tamaño de partícula y el estado de oxidación del componente de platino durante la operación pueden modificarse específicamente. Las interacciones entre el material portador y el metal noble aplicado juegan un papel importanteLos resultados reflejan una superficie del convertidor catalítico altamente dinámico que reacciona de manera extremadamente sensible a los impactos externos, como la composición de los gases de escape. Los investigadores presentan formas de utilizar esta dinámica para mejorar los convertidores catalíticos.
"Lo especial es que podemos ajustar el tamaño y el estado de las nanopartículas de metales nobles en la superficie del convertidor catalítico. Los métodos nos permiten hacerlo en condiciones de operación relevantes e incluso reales y, por lo tanto, ajustar directamenteactividad catalítica de los materiales ", dice Andreas Gänzler, científico del Instituto de Tecnología Química y Química de Polímeros ITCP de KIT y autor principal del estudio" Ajuste de la estructura de partículas de platino en ceria in situ para mejorar el rendimiento catalítico de los catalizadores de gases de escape "publicado en el último número de la revista Angewandte Chemie química aplicada .En su estudio, los investigadores demostraron cuán sensible es el estado del platino a la composición, es decir, la proporción de monóxido de carbono y oxígeno, y la temperatura de los gases de escape.El funcionamiento del motor ya está modificado específicamente en los sistemas de postratamiento de gases de escape utilizados en la actualidad. De esta forma, la composición de los gases de escape se ajusta para la regeneración defiltros de partículas o convertidores catalíticos de almacenamiento de NOx.El estudio revela que también es posible establecer de manera óptima el componente activo de platino para mejorar la actividad del convertidor catalítico y reducir el consumo de metales nobles.
En el curso del proyecto de cooperación alemán-francés, se utilizaron métodos complejos para observar los materiales en condiciones de operación. Mediante microscopía electrónica de transmisión ambiental ETEM, se visualizaron modificaciones estructurales en el nivel atómico del material. X-La espectroscopía de absorción de rayos en el sincrotrón SOLEIL en el St. Aubin francés y en el Acelerador de Investigación KARA Karlsruhe de KIT se aplicó para estudiar los procesos en condiciones realistas de gases de escape ". Según estas observaciones de los materiales catalizadores del convertidor en condiciones reales, los hallazgos pueden sertransferido mucho más rápidamente a la aplicación ", señala Gänzler.
Con la ayuda de los resultados obtenidos, la actividad catalítica de los convertidores catalíticos de oxidación diésel se puede mejorar a baja temperatura. De sus observaciones, los científicos derivaron un concepto básico prometedor para ajustar específicamente el tamaño y la estructura de las partículas de platino en función deactividad catalítica requerida durante la operación. El concepto se puede utilizar, entre otros, para mejorar significativamente el rendimiento catalítico después del arranque en frío de motores de combustión y cuando se conduce en tráfico urbano ". La estructura de las nanopartículas de metales nobles puede verse influenciada por modificaciones a corto plazo de lamodo de funcionamiento del motor, por ejemplo ", dice Gänzler.
Según los resultados, se pueden mejorar los nuevos y futuros tipos de convertidores catalíticos y aumentar su eficiencia económica, ya que la concentración de metales nobles se puede reducir hasta en un 50%. El estudio que se considera "uno de los grandesaspectos destacados en la investigación de convertidores catalíticos "por el profesor Jan-Dierk Grunwaldt de ITCP se encuentra con gran interés de expertos. Se llevó a cabo en el curso del proyecto" ORCA - Convertidor catalítico de oxidación / reducción para vehículos diesel de la próxima generación "que esparte de la colaboración de investigación alemana-francesa Deufrako. El proyecto está financiado con 960,000 euros por el Ministerio Federal de Asuntos Económicos y Energía. Además del KIT, el Institut de Recherches sur la Catalyze et l'Environnement de Lyon IRCELYON, TU Darmstadt, la compañía Solvay y Umicore AG & Co. KG, una compañía de tecnología de materiales y reciclaje en Hanau, participan en el proyecto de colaboración.
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Materiales proporcionado por Instituto Karlsruher für Technologie KIT . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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