Les automobiles sont confrontées à des réglementations d'émissions de plus en plus strictes dans le but de réduire la quantité de polluants atmosphériques nocifs rejetés dans l'environnement. Au Japon, par exemple, les normes d'émissions actuelles pour le NO X et les hydrocarbures non méthaniques sont inférieurs à 0,05 g/km. Actuellement, une méthode de réduction des émissions nocives consiste à utiliser une haute performance, convertisseur catalytique à trois voies (TWC). Cet appareil réduit les oxydes d'azote nocifs en azote et en oxygène, oxyde le monoxyde de carbone en dioxyde de carbone, et oxyde les hydrocarbures non brûlés en dioxyde de carbone et en eau. Cependant, il nécessite l'utilisation de l'élément de terre rare Cérium (Ce), dont les prix augmentent et peuvent souffrir de problèmes d'approvisionnement. Professeur Masato Machida de l'Université de Kumamoto, Le Japon a recherché des moyens de réduire la quantité de Ce utilisé dans les convertisseurs catalytiques et même de trouver un matériau alternatif pour le remplacer.

Dans leur tentative la plus récente de réduire la quantité de Ce dans leur catalyseur expérimental, Le professeur Machida et des collaborateurs de l'Institut national japonais des sciences et technologies industrielles avancées (AIST) ont greffé de l'oxyde de cérium sur MnFeO oui (PDG 2 /MnFeO oui ), et comparé leur nouveau catalyseur avec deux catalyseurs de référence, PDG 2 /Fe 2 O 3 et PDG 2 /Mn 2 O 3 . Après avoir évalué les profils de libération d'oxygène par le biais de la réduction programmée en température du monoxyde de carbone (CO-TPR), les chercheurs ont découvert que même si le PDG 2 /Mn 2 O 3 présentait des taux de libération d'oxygène supérieurs à CeO 2 /MnFeO oui entre ~350 à ~550 degrés Celsius, le catalyseur expérimental a commencé à se libérer à la température la plus basse possible. Cela a fourni la preuve que la libération d'oxygène a été améliorée à la fois en combinant Fe 2 O 3 et Mn 2 O 3 , et greffage PDG 2 à la surface.

La capacité de stockage d'oxygène (OSC) s'est également améliorée avec l'ajout de CeO 2 , qui soutient la preuve de son effet de passerelle d'oxygène. Les chercheurs pensent que cela était dû à une augmentation de l'efficacité lorsque les deux matériaux de stockage d'oxygène sont réunis. Plus important encore, cependant, est la capacité du TWC à amortir les variations du rapport air-carburant (A/F) lors des échappements riches et pauvres en carburant. Pour cette expérience, Pd/A 2 O 3 a été utilisé comme référence contre le PDG 2 /MnFeO oui catalyseur expérimental. Le catalyseur expérimental s'est avéré fournir un effet tampon prononcé, alors que le catalyseur de référence n'en avait pas. Par ailleurs, l'effet tampon s'est avéré augmenter à mesure que les variations de la fréquence A/F augmentaient. Cela a été considéré comme étant dû au taux élevé de libération d'oxygène de CeO 2 dans les premiers stades de l'expérimentation.

Les chercheurs ont ensuite mis leur nouveau catalyseur à l'épreuve dans des conditions plus proches du monde réel. En utilisant le mode standard japonais JC08 (démarrage à chaud) pour les moteurs à essence, ils ont développé deux catalyseurs en nid d'abeilles (de référence et expérimentaux) de taille réelle et comparé leurs performances à l'aide d'un quatre cylindres, 1339 cm3, moteur à essence sur un banc dynamométrique. Le catalyseur expérimental était un rapport en poids de 1:2 de 1% en poids de CeO chargé de Rh 2 /MnFeO oui et 2,5 % en poids de Pd/A 2 O 3 , et le catalyseur de référence était un mélange de 1 % en poids de Rh/CeO 2 et Pd/A 2 O 3 . Le catalyseur expérimental a utilisé 30% de CeO en moins 2 que la référence, réduisant ainsi le besoin de métal des terres rares.

Les tests des pots catalytiques pleine grandeur ont révélé que le taux de conversion des hydrocarbures totaux (THC) pour les deux pots est très élevé et relativement constant tout au long du test de 20 minutes, et le catalyseur de référence se comporte un peu mieux dans l'ensemble. Taux de conversion du CO et du NO X varient fortement avec le régime moteur, accélération, et décélération pour les deux catalyseurs, et les différences entre les deux catalyseurs sont très faibles. Malgré la réduction de 30% du nombre de PDG 2 , le catalyseur expérimental s'est comporté de manière très similaire au catalyseur de référence.

"Notre nouveau catalyseur est très prometteur et nous espérons pouvoir trouver un moyen d'augmenter les performances, en particulier à basse température, " a déclaré le professeur Machida. " PDG 2 -ZrO 2 fonctionne bien pour le stockage et la libération d'oxygène à des vitesses de réaction élevées, et nous travaillons actuellement sur la création d'un composite avec lui et le MnFeO oui réservoir d'oxygène. Nous espérons être en mesure d'améliorer les performances du catalyseur et de réduire la quantité d'éléments de terres rares coûteux utilisés en même temps. »