Alors que les voitures deviennent plus économes en carburant, moins de chaleur est gaspillée dans l'échappement, ce qui rend plus difficile le nettoyage des polluants émis. Chercheurs de l'Université d'État de Washington, Le Pacific Northwest National Laboratory et l'Université du Nouveau-Mexique ont créé un catalyseur capable de réduire les polluants aux températures plus basses attendues dans les moteurs de pointe. Leur travail, publié cette semaine dans la revue Science , présente une nouvelle façon de créer un catalyseur plus puissant tout en utilisant de plus petites quantités de platine, le composant le plus coûteux des catalyseurs de contrôle des émissions.

Les catalyseurs font partie intégrante des moteurs diesel et à essence depuis le milieu des années 1970, lorsque les réglementations fédérales ont commencé à exiger des réductions de monoxyde de carbone, hydrocarbures et oxydes d'azote. Les convertisseurs catalytiques convertissent les polluants en gaz bénins tels que l'azote, dioxyde de carbone et eau.

Les chercheurs ont relevé le défi de taille de concevoir un catalyseur capable de supporter des températures d'échappement de moteur allant jusqu'à près de 750 degrés Celsius (environ 1, 500 degrés Fahrenheit) rencontrés sous des charges de moteur élevées. Pourtant, le catalyseur devrait encore fonctionner lorsqu'un moteur est démarré à froid et doit nettoyer les gaz d'échappement avant d'atteindre 150 degrés Celsius, soit plus de 100 degrés Celsius de moins que les systèmes actuels.

Les températures de fonctionnement plus basses pendant le démarrage à froid sont dues à l'augmentation du rendement énergétique dans les moteurs à combustion avancés, qui laisse moins d'énergie dans le pot d'échappement, dit Abhaya Datye, professeur distingué au Département de génie chimique et biologique de l'Université du Nouveau-Mexique et co-auteur de l'étude.

Les récentes découvertes sont nées d'une collaboration entre des groupes de recherche dirigés par Yong Wang, qui détient un poste conjoint à la Gene and Linda Voiland School of Chemical Engineering and Bioengineering de la Washington State University et au Pacific Northwest National Laboratory, et le groupe de catalyse de Datye au Nouveau-Mexique.

Le travail s'appuie sur la recherche, publié dans Science l'année dernière, dans lequel les groupes Wang et Datye ont trouvé un nouveau moyen de piéger et de stabiliser des atomes de platine individuels à la surface de l'oxyde de cérium, un composant couramment utilisé dans les catalyseurs de contrôle des émissions. Le catalyseur dit à atome unique utilise le platine plus efficacement tout en restant stable à haute température. Le platine se négocie généralement à des prix proches ou même supérieurs à l'or.

Pour leur dernier article, les chercheurs ont traité à la vapeur le catalyseur à 750 degrés Celsius, près de 1, 400 degrés Fahrenheit. Cela a rendu le catalyseur déjà stable devenu très actif aux basses températures de démarrage à froid.

« Nous avons su relever les défis à la fois de la stabilité à haute température et de l'activité à basse température, ", a déclaré Wang. Le travail a été financé par le département américain de l'Énergie. La recherche est conforme aux Grands Défis de WSU, une série d'initiatives de recherche visant de grands problèmes de société. Il est particulièrement pertinent pour le défi des ressources durables et son thème de l'énergie.