Nieuwe katalysator zuivert ook koude uitlaatgassen, en vergt minder platina
De uitlaatgassen van moderne auto’s zijn vooral rond de koude start nog
vervuild. Met een warme motor werkt de katalysator uitstekend, maar vlak na de
start zijn de gassen nog te koud om de katalysator te activeren, waardoor de
vervuiling er amper uit wordt gefilterd. Onderzoekers van onder meer de TU
Eindhoven en Washington State University hebben nu een katalysatormateriaal
ontwikkeld, dat al onder de honderd graden vrijwel alle koolmonoxide omzet. Als
bonus is er veel minder van het zeldzame materiaal platina nodig. De resultaten
zijn gepubliceerd in het wetenschappelijk tijdschrift Nature Communications.
Auto’s worden steeds zuiniger, en autokatalysatoren steeds beter. Maar het
afgenomen brandstofverbruik heeft, paradoxaal genoeg, gezorgd voor slechter
presterende katalysatoren. Het lagere verbruik zorgt er namelijk voor dat
uitlaatgassen een lagere temperatuur hebben. En dat is net het laatste zwakke
punt van autokatalysatoren: ze doen het slecht bij lage temperaturen. Daarom
wordt er hard gezocht naar een oplossing. Het Department of Energy in de VS
heeft als doel gesteld dat de katalysator uitlaatgassen van 150 graden al
schoon kan maken.
Individuele platina-atomen
Autokatalysatoren bestaan hoofdzakelijk uit een ondergrond van het materiaal
ceria, met daarop het actieve materiaal, platina. Onderzoekers lijken er nu in
geslaagd te zijn daar het uiterste uit te persen, door een eigen procedé om het
platina aan te brengen. Eerst leggen ze bij 800 graden individuele atomen
platina stevig in het ceria. Daarna volgt een tweede behandeling bij 275
graden, waardoor de platina-atomen zich deels herschikken tot nanodeeltjes.
Dit geheel, van ceria met daarin platina-atomen, en daarop
platina-nanodeeltjes, blijkt in staat onder de 100 graden al de belangrijkste
vervuiling (CO, koolmonoxide) geheel om te zetten naar het relatief
ongevaarlijke CO2. Een cruciale eigenschap van het nieuwe katalysatormateriaal
is dat het makkelijk zuurstof ‘vrijspeelt’ die nodig is om van CO naar CO2 te
gaan. Bovendien is, door het gebruik van individuele platina-atomen, veel
minder platina nodig dan in de huidige autokatalysatoren. Dat is gunstig, want
platina en aanverwante edelmetalen zijn extreem zeldzaam en duur.
Interesse van partijen
Katalysehoogleraar Emiel Hensen, die het onderzoek aan de TU Eindhoven leidde,
is voorzichtig optimistisch over de snelheid waarmee deze vinding zijn weg zal
vinden naar auto’s in de showroom. “We werken samen met katalysatorproducenten
en die pikken ideeën meestal snel op. Gezien de urgentie volgen ze ons
onderzoek nauwgezet. Er hebben al een paar partijen interesse getoond om met
ons hier aan te werken.”
Een centrale rol in het onderzoek was weggelegd voor een nieuw meetinstrument
op de TU Eindhoven: een hypermoderne foto-elektron-spectrometer. Uniek aan het
apparaat is dat het röntgen en UV foto-elektron-spectra kan meten zonder dat
een extreem vacuüm nodig is; er kan ook gemeten worden bij hogere drukken. Dat
maakt de resultaten naar verwachting makkelijker te vertalen naar de praktijk,
doordat de lab-condities niet extreem anders zijn dan de praktijkcondities.
Referentie
Xavier Isidro Pereira-Hernández et al.,Tuning Pt-CeO interactions by high
temperature vapor-phase synthesis for improved reducibility of lattice oxygen.
Nature Communications, 25 maart 2019.
DOI:10.1038/s41467-019-09308-5.
---------------------
Bijlagen
60 KB jpg
TUe-EmielHensen
---------------------
De publicatie is beschikbaar op aanvraag. Voor meer informatie kunt u contact
opnemen met hoogleraar Emiel Hensen (E.J.M.Hensen@xxxxxx / 0617022252) of
TU/e-persvoorlichter Barry van der Meer (b.v.d.meer@xxxxxx / 06 2878 3207).
Bijgaande foto is te gebruiken onder vermelding van 'TU Eindhoven / Bart van
Overbeeke'.
---------------------
Bekijk dit bericht online
