Un catalyseur nouvellement développé avec unique, Les «radeaux» de taille atomique font un meilleur travail que la technologie actuelle pour nettoyer les émissions des moteurs au gaz naturel.

L'oeuvre, signalé dans Catalyse naturelle , pourrait rendre la technologie au gaz naturel plus propre et plus viable pour les camions, les véhicules tout-terrain et les groupes motopropulseurs d'équipement. Les chercheurs ont mis au point des « radeaux » de catalyseur d'oxyde de palladium (Pd) qui sont maintenus ensemble par des atomes uniques de platine. Leur catalyseur est efficace pour épurer le gaz naturel et permet à la réaction catalytique d'être plus tolérante à la vapeur d'eau, réduire la quantité de méthane non brûlé qui serait émis.

Alors que les moteurs au gaz naturel sont plus propres que les moteurs à essence ou diesel, créant environ 25% de moins d'émissions de dioxyde de carbone et moins de pollution particulaire, ils émettent du méthane imbrûlé car leurs pots catalytiques d'échappement ne sont pas efficaces à basse température. Il a été démontré que le nouveau développement fonctionnait à des vitesses de réaction plus élevées que la technologie actuelle.

« L'amélioration de l'efficacité énergétique doit aller de pair avec les technologies de post-traitement, " dit Yong Wang, Voiland Distinguished Professor à la Gene and Linda Voiland School of Chemical Engineering and Bioengineering de la Washington State University et l'un des auteurs correspondants de l'article. "Actuellement, la combustion du méthane pour produire de l'électricité n'est pas en mesure d'utiliser la technologie de combustion la plus efficace. Donc ça marche, mais il y a encore de la place pour l'amélioration de cette efficacité."

L'équipe était dirigée par des chercheurs de WSU et de l'Université du Nouveau-Mexique avec un certain nombre de collaborateurs aux États-Unis, Union européenne et Chine.

Bien qu'il ne soit pas aussi largement utilisé aux États-Unis, les moteurs au gaz naturel sont couramment utilisés dans les véhicules du monde entier, surtout en Chine, Iran et Inde. Parce qu'ils sont moins polluants que les moteurs diesel, ils sont souvent utilisés dans les camions et les bus dans les zones urbaines. Les moteurs alimentés au gaz naturel sont également utilisés dans l'industrie du gaz pour faire fonctionner des milliers de compresseurs qui pompent le gaz naturel dans les maisons.

Cependant, ces véhicules alimentés au gaz naturel émettent du méthane non brûlé parce que leurs convertisseurs catalytiques d'émission d'échappement ne sont pas efficaces à basse température. Plus les moteurs fonctionnent efficacement et plus ils brûlent proprement, plus la température des gaz d'échappement diminue et plus les catalyseurs sont médiocres pour nettoyer les polluants. Méthane non brûlé du moteur, en particulier, est un puissant gaz à effet de serre qui est environ 25 fois pire que le dioxyde de carbone, contribuant au changement climatique.

Par ailleurs, l'un des sous-produits de la combustion du méthane est l'eau, et les catalyseurs classiques sont "notoirement mauvais" lorsqu'il s'agit de travailler en présence d'eau, dit Wang. Le carburant brûlant plus propre finit par travailler contre lui-même en éliminant les polluants.

Par rapport aux catalyseurs généralement utilisés à base de nanoparticules d'oxyde de Pd, les radeaux développés par les chercheurs offrent une meilleure tolérance à la vapeur d'eau avec une réactivité améliorée.

"Le platine fortement lié (Pt) peut servir de site de nucléation pour les atomes métalliques ajoutés, " a déclaré Abhaya K. Datye, professeur au Département de génie chimique et biologique de l'UNM et l'un des auteurs correspondants de cette étude. "En utilisant des atomes de Pt piégés, nous avons pu mettre en évidence la formation de radeaux bidimensionnels de Pt ainsi que d'oxyde de Pd qui modifient l'état d'oxydation et la réactivité de la phase active."

"Nos calculs théoriques suggèrent que le radeau ne dissocie pas facilement l'eau, inhibant ainsi l'effet néfaste de l'empoisonnement par l'eau dans la catalyse de l'oxydation du méthane, " dit Hua Guo, professeur au département de chimie et de biologie chimique de l'UNM.