Les véhicules diesel émettent aujourd'hui moins de polluants que les véhicules plus anciens, grâce à un pot catalytique en zéolite inventé il y a une dizaine d'années. Bien que de nombreux groupes aient étudié ce catalyseur depuis lors, on ne savait toujours pas pourquoi il était tellement plus efficace. En observant l'intérieur du catalyseur en trois dimensions à l'échelle nanométrique, des chercheurs de l'Université d'Utrecht et du Laboratoire national d'Oak Ridge (ORNL) aux États-Unis ont maintenant trouvé l'explication. Après avoir simulé 217, 000 km d'usure, ils ont comparé en détail une « nouvelle » et une « ancienne » version du catalyseur. Cela a révélé que le catalyseur actuel conserve beaucoup plus sa structure «plus jeune» que les catalyseurs diesel utilisés auparavant. Les chercheurs ont également trouvé les raisons sous-jacentes pour lesquelles ce catalyseur est tellement plus stable au cours de sa durée de vie, et ne subit que des dommages minimes par rapport aux catalyseurs précédemment utilisés. Les résultats sont publiés aujourd'hui dans Communication Nature .

Les convertisseurs catalytiques diesel sont exposés à de fréquents changements de température, vapeur extrêmement chaude et polluants, mais ils doivent rester stables pendant toute la durée de vie du véhicule. Cette stabilité est due en partie à la complexité du catalyseur. « À première vue, les zéolithes peuvent sembler faciles à comprendre, mais plus vous les étudiez, plus vous devenez fasciné par leur complexité, " dit Joel Schmidt (Université d'Utrecht), l'auteur principal de la publication. "C'est cette complexité qui rend les pots catalytiques à zéolite si efficaces, mais cela les rend aussi exceptionnellement difficiles à comprendre."

Schmidt et ses collègues ont analysé la complexité du catalyseur zéolitique à l'aide d'une méthode de caractérisation unique et puissante appelée tomographie par sonde atomique. Ils pourraient visualiser tous les éléments chimiques pertinents du catalyseur en 3D à une résolution nanométrique, avant et après un 217, Procédure de vieillissement simulé de 000 km.

Les chercheurs ont découvert qu'après ce processus de vieillissement, le catalyseur actuel conserve beaucoup plus sa structure « plus jeune » que les catalyseurs diesel précédemment utilisés. Ils ont également découvert que cela était dû au fait que ses propriétés structurelles empêchent la formation d'une phase d'oxyde d'aluminate de cuivre désactivante. Ainsi, la distribution optimale à l'échelle nanométrique des éléments au sein du catalyseur responsable du processus de combustion propre reste intacte.

Un air plus pur

« Avec notre approche, nous avons pu ajouter une autre pièce au puzzle de la conception de catalyseurs aussi performants en fin de vie d'un véhicule qu'au jour de sa sortie d'usine, " dit le professeur Bert Weckhuysen, co-auteur de la publication. « Comme les catalyseurs à base de zéolite sont également largement utilisés dans l'industrie chimique, Un aperçu de la migration des éléments chimiques dans des conditions de fonctionnement catalytique est une contribution très pertinente pour réaliser des processus plus durables. »