A medida que los automóviles se vuelven más eficientes en combustible, se desperdicia menos calor en el escape, lo que dificulta la limpieza de los contaminantes que se emiten. Investigadores de la Universidad Estatal de Washington, El Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico y la Universidad de Nuevo México han creado un catalizador capaz de reducir los contaminantes a las temperaturas más bajas que se esperan en los motores avanzados. Su trabajo, publicado esta semana en la revista Ciencias , presenta una nueva forma de crear un catalizador más potente utilizando cantidades más pequeñas de platino, el componente más caro de los catalizadores de control de emisiones.

Los catalizadores han sido una parte integral de los motores de gasolina y diésel desde mediados de la década de 1970, cuando las regulaciones federales comenzaron a exigir reducciones de monóxido de carbono, hidrocarburos y óxidos de nitrógeno. Los convertidores catalíticos convierten los contaminantes en gases benignos como nitrógeno, dióxido de carbono y agua.

Los investigadores abordaron el enorme desafío de diseñar un catalizador que pudiera soportar temperaturas de escape del motor de hasta casi 750 grados Celsius (aproximadamente 1, 500 grados Fahrenheit) que se encuentran bajo cargas elevadas del motor. Sin embargo, el catalizador aún tendría que funcionar cuando un motor arranca en frío y debe limpiar el escape antes de alcanzar los 150 grados Celsius, más de 100 grados Celsius menos que los sistemas actuales.

Las temperaturas de funcionamiento más bajas durante el arranque en frío se deben al aumento de la eficiencia del combustible en los motores de combustión avanzados, que deja menos energía en el tubo de escape, dijo Abhaya Datye, profesor distinguido del Departamento de Ingeniería Química y Biológica de la Universidad de Nuevo México y coautor del estudio.

Los hallazgos recientes surgieron de una colaboración entre grupos de investigación liderados por Yong Wang, quien tiene un cargo conjunto en la Facultad de Ingeniería Química y Bioingeniería Gene y Linda Voiland de la Universidad Estatal de Washington y en el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico, y el grupo de catálisis de Datye en Nuevo México.

El trabajo se basa en la investigación, publicado en Science el año pasado, en el que los grupos Wang y Datye encontraron una nueva forma de atrapar y estabilizar átomos de platino individuales en la superficie del óxido de cerio, un componente de uso común en los catalizadores de control de emisiones. El llamado catalizador de un solo átomo usa platino de manera más eficiente mientras permanece estable a altas temperaturas. El platino normalmente se cotiza a precios cercanos o incluso superiores al oro.

Para su último artículo, los investigadores trataron con vapor el catalizador a 750 grados Celsius, casi 1, 400 grados Fahrenheit. Esto hizo que el catalizador ya estable se volviera muy activo a las bajas temperaturas de arranque en frío.

"Pudimos enfrentar los desafíos tanto de la estabilidad a alta temperatura como de la actividad a baja temperatura, Wang dijo. El trabajo fue financiado por el Departamento de Energía de EE. UU. La investigación está en consonancia con los Grandes Desafíos de WSU, un conjunto de iniciativas de investigación dirigidas a grandes problemas sociales. Es particularmente relevante para el desafío de los recursos sostenibles y su tema de energía.