Un catalitzador per aconseguir motors dièsel menys contaminants
Les substàncies químiques produïdes per smog[1] es podrien eliminar gairebé completament de les canonades d’escapament dels cotxes, furgonetes i altres vehicles amb motor dièsel, utilitzant un nou catalitzador que actua en els fums de les canonades d’escapament i que és més eficient que altres dissenys anteriors.
El dispositiu ha estat dissenyat a la Universitat de Ciència i Tecnologia Rey Abdalá (KAUST) a l'Aràbia Saudita.
Després d’estudiar sistemàticament múltiples composicions de catalitzador, l’equip de Javier Ruiz-Martínez va identificar la recepta atòmica ideal per catalogar òxids de nitrogen (NOX) a partir d’emissions de vehicles.
Els avenços recents en el disseny de motors d’alta eficiència, juntament amb l’enduriment de les regulacions d’emissions de vehicles, requereixen la millora dels catalitzadors de les canonades d’escapament dels motors. Els catalitzadors d’aquest tipus actualment disponibles per a motors dièsel petits tenen limitacions.
Per desenvolupar una nova generació de catalitzadors de NOx millorats, la Companyia de control d’emissions d’automòbils Umicore es va associar amb un equip de recerca de la catàlisi de Kaust, dirigida per Javier Ruiz-Martínez, per optimitzar el disseny del catalitzador.
"Investiguem materials basats en manganès pel seu bon rendiment i baix cost", explica Ruiz-Martínez. Els catalitzadors de NOx basats en manganès han utilitzat normalment el ceri com a dopant, tot i que no hi va haver consens sobre el paper del turó en l'eliminació del NOX. "La millor manera de desenvolupar nous catalitzadors és comprendre primer com funcionen aquests materials", afirma Ruiz-Martínez. Així, l'equip va produir una sèrie de catalitzadors, que van incorporar diferents quantitats de ceri, per aclarir la situació i van establir el debat.
L’equip va establir per primera vegada mètodes per produir cada catalitzador amb una nano estructura homogènia que els permetria comparar-los. "Després de garantir que els materials catalitzadors fossin els que havíem dissenyat, volíem correlacions entre l'activitat catalítica i la quantitat de ceri i manganès", explica Ruiz-Martínez. Després de tenir en compte les diferències a la superfície del catalitzador, l’equip va demostrar que la presència de ceri va disminuir en realitat l’activitat catalítica dels àtoms de manganès, tot i que en estudis anteriors el turó semblava millorar l’eliminació catalítica del NOX.
Tot i això, el turó té un benefici: suprimir una reacció secundària no desitjada que produeix òxid nitrós (N2O). Com que la formació N2O requereix probablement la participació de dos llocs de manganès, l’addició de ceri pot diluir el nombre de llocs de manganès superficials i suprimir així la reacció.
Ruiz-Martínez i els seus col·legues presenten els detalls tècnics de la seva investigació a la revista acadèmica Nature Communications, sota el títol "Desvelant l'estructura i el paper de MN i CE per a la reducció de NOx en catalitzadors rellevants per a l'aplicació". (Font: Astrelles NCYT).
FONT: https://noticiasdelaciencia.com/art/44427/un-catalizador-para-lograr-motores-diesel-menos-contaminantes
El dispositiu ha estat dissenyat a la Universitat de Ciència i Tecnologia Rey Abdalá (KAUST) a l'Aràbia Saudita.
Després d’estudiar sistemàticament múltiples composicions de catalitzador, l’equip de Javier Ruiz-Martínez va identificar la recepta atòmica ideal per catalogar òxids de nitrogen (NOX) a partir d’emissions de vehicles.
Els avenços recents en el disseny de motors d’alta eficiència, juntament amb l’enduriment de les regulacions d’emissions de vehicles, requereixen la millora dels catalitzadors de les canonades d’escapament dels motors. Els catalitzadors d’aquest tipus actualment disponibles per a motors dièsel petits tenen limitacions.
Per desenvolupar una nova generació de catalitzadors de NOx millorats, la Companyia de control d’emissions d’automòbils Umicore es va associar amb un equip de recerca de la catàlisi de Kaust, dirigida per Javier Ruiz-Martínez, per optimitzar el disseny del catalitzador.
Gràcies a haver trobat en el nou estudi la combinació òptima de metalls, s’ha aconseguit un catalitzador capaç de millorar l’eliminació de NOx de les emissions d’escapament dels motors dièsel. (Imatge: © 2022 KAUST; She Maru Studio)
"Investiguem materials basats en manganès pel seu bon rendiment i baix cost", explica Ruiz-Martínez. Els catalitzadors de NOx basats en manganès han utilitzat normalment el ceri com a dopant, tot i que no hi va haver consens sobre el paper del turó en l'eliminació del NOX. "La millor manera de desenvolupar nous catalitzadors és comprendre primer com funcionen aquests materials", afirma Ruiz-Martínez. Així, l'equip va produir una sèrie de catalitzadors, que van incorporar diferents quantitats de ceri, per aclarir la situació i van establir el debat.
L’equip va establir per primera vegada mètodes per produir cada catalitzador amb una nano estructura homogènia que els permetria comparar-los. "Després de garantir que els materials catalitzadors fossin els que havíem dissenyat, volíem correlacions entre l'activitat catalítica i la quantitat de ceri i manganès", explica Ruiz-Martínez. Després de tenir en compte les diferències a la superfície del catalitzador, l’equip va demostrar que la presència de ceri va disminuir en realitat l’activitat catalítica dels àtoms de manganès, tot i que en estudis anteriors el turó semblava millorar l’eliminació catalítica del NOX.
Tot i això, el turó té un benefici: suprimir una reacció secundària no desitjada que produeix òxid nitrós (N2O). Com que la formació N2O requereix probablement la participació de dos llocs de manganès, l’addició de ceri pot diluir el nombre de llocs de manganès superficials i suprimir així la reacció.
Ruiz-Martínez i els seus col·legues presenten els detalls tècnics de la seva investigació a la revista acadèmica Nature Communications, sota el títol "Desvelant l'estructura i el paper de MN i CE per a la reducció de NOx en catalitzadors rellevants per a l'aplicació". (Font: Astrelles NCYT).
[1] El smog fotoquímic és la convivència de reactius i productes en una atmosfera urbana, quan tenim òxids de nitrogen (NOX), monòxid de carboni (CO), metà (CH4) i altres compostos orgànics volàtils (COV), en presència de radiació solar.