Los vehículos diésel de hoy emiten menos contaminantes que los vehículos más antiguos, gracias a un convertidor catalítico de zeolita que se inventó hace unos 10 años. Aunque muchos grupos han investigado este catalizador desde entonces, todavía no estaba claro por qué es mucho más eficaz. Al observar el interior del catalizador en tres dimensiones a nivel de nanoescala, Investigadores de la Universidad de Utrecht y el Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL) en los EE. UU. ahora han encontrado la explicación. Después de simular 217, 000 km de desgaste, compararon en detalle una versión "nueva" y una "antigua" del catalizador. Esto reveló que el catalizador actual conserva mucho más de su estructura "más joven" que los catalizadores diesel usados ​​anteriormente. Los investigadores también encontraron las razones subyacentes por las que este catalizador es mucho más estable durante su vida útil. y experimenta solo un daño mínimo en comparación con los catalizadores utilizados anteriormente. Los resultados se publican hoy en Comunicaciones de la naturaleza .

Los convertidores catalíticos diésel están expuestos a frecuentes cambios de temperatura, vapor extremadamente caliente y contaminantes, pero deben permanecer estables durante toda la vida útil del vehículo. Esa estabilidad se debe en parte a la complejidad del catalizador. "A primera vista, las zeolitas pueden parecer fáciles de entender, pero cuanto más los estudias, cuanto más fascinado te sientes por su complejidad, "dice Joel Schmidt (Universidad de Utrecht), el autor principal de la publicación. "Esta complejidad es lo que hace que los convertidores catalíticos de zeolita sean tan efectivos, pero también los hace excepcionalmente difíciles de entender ".

Schmidt y sus colegas han analizado la complejidad del catalizador de zeolita utilizando un método de caracterización único y poderoso llamado tomografía con sonda atómica. Podían visualizar todos los elementos químicos relevantes del catalizador en 3-D con resolución a nanoescala, antes y después de un 217, 000 km procedimiento de envejecimiento simulado.

Los investigadores encontraron que después de este proceso de envejecimiento, el catalizador actual conserva mucho más de su estructura "más joven" que los catalizadores diesel usados ​​anteriormente. También descubrieron que esto se debía a que sus propiedades estructurales impiden la formación de una fase de óxido de aluminato de cobre desactivante. Por lo tanto, la distribución óptima a nanoescala de elementos dentro del catalizador responsable del proceso de combustión limpia permanece intacta.

Aire más limpio

"Con nuestro enfoque, pudimos agregar otra pieza al rompecabezas de cómo diseñar catalizadores que funcionen tan bien al final de la vida útil de un vehículo como lo hicieron el día que salieron de la fábrica, "dice el profesor Bert Weckhuysen, coautor de la publicación. "Dado que los catalizadores de zeolita también se utilizan ampliamente en la industria química, La comprensión de la migración de elementos químicos en condiciones de operación catalítica es una contribución muy relevante para realizar procesos más sostenibles ".