Halvempi katalysaattori dieselmoottoreiden pakokaasuille

Yhdysvalloissa on kehitetty dieselmoottoreiden pakokaasujen puhdistukseen uudenlainen katalyytti, jonka perusmateriaalit ovat noin 70% halvemmat kuin nykyisissä katalyyttisissä puhdistimissa. Uusi katalyytti perustuu ns. perovskiitteihin, jotka ovat mutkikkaita epäorgaanisia yhdisteitä. Uudet katalyyttiset puhdistimet osoittautuivat myös kestävämmiksi kuin platinan sukuisiin jalometalleihin perustuvat nykyiset mallit. Uudenlaisista katalysaattoreista on tutkijoiden mukaan hyötyä erityisesti energiakulutukseltaan perinteisiä tehokkaampien moottoreiden yhteydessä.

Dieselmoottorit ovat polttoaineen käytössä tehokkaampia kuin bensiinimoottorit ja erityisen polttoainepihejä ovat ns. laihalla seoksella toimivat dieselmoottorit. Yksi niiden yleistymistä vaikeuttava tekijä on pakokaasujen puhdistus. Tavallisessa bensiinimoottorissa moottoriin syötetään täsmälleen oikeassa suhteessa polttoainetta ja sen palamiseen tarvittavaa ilmaa. Polttoainetta voidaan syöttää suhteellisesti jopa hiukan liikaa, koska katalyyttisessä pakokaasujen puhdistamisessa on eduksi jos mukana on jonkun verran polttoainetta.

Puhdistuksen ongelmana ovat ilman sisältämän typen ja hapen reagoidessa syntyvät typpioksidit, joita kutsutaan yhteisnimellä NOx. Laihalla seoksella eli runsaalla ilmaylijäämällä käytetyissä moottoreissa NOx-yhdisteitä syntyy vielä enemmän eikä ylimääräistä polttoainetta pakokaasun puhdistuslaitteisiin jää. Siksi pakokaasun puhdistukseen tarvitaan mutkikas ja kallis järjestelmä. Niissä käytetään katalyyttinä ns. platinametalleja, platinaa, palladiumia tai rodiumia, jotka ovat kalliita jalometalleja. Niitä tarvitaan noin 3,5 grammaa metallia puhdistimen tilavuuden litraa kohden mutta ns. kolmitiepuhdistimissa arvometalleja voi olla vielä enemmän.

General Motors-autotehtaan tutkijoiden kehittämä uudenlainen katalyyttinen pakokaasujen puhdistukseen tarkoitettu katalyytti perustuu perovskiitti-oksideihin, La-CoO – ja La-MnO-yhdisteisiin. Mukana on lisäksi strontiumia (Sr). NOx-yhdisteiden puhdistamisessa uudet perovskiitti-katalysaattorit osoittautuivat yhtä hyviksi tai paremmiksi kuin kaupalliset platinapohjaiset katalysaattorit.

Pakokaasuista pitää puhdistaa muitakin yhdisteitä ja hiilimonoksidin CO ja hiilivetyjen käsittelyssä uudentyyppiset katalysaattorit olivat hieman huonompia kuin platinapohjaiset. Myös polttoaineessa oleva pieni rikkimäärä tuotti ongelmia perovskiittikatalysaattoreille. Niiden teho laski rikin takia enemmän kuin platinametallikatalysaattoreissa. Rikkiongelmaa voidaan korjata lisäämällä katalysaattoriin pieni määrä palladiumia.

Platinametallit ovat arvokkaita mutta lisäksi niiden hinnat heittelehtivät rajusti. Viimeisen kymmenen vuoden aikana unssihinta on vaihdellut 400 ja 2000 US-dollarin välillä. Tämä vaikeuttaa katalysaattorien suunnittelijoiden työtä; etukäteen ei voi tietää kannattaako vähentää vai lisätä arvokasta metallia. Siksi materiaali, joka on halvempaa ja jonka hinta pysyy vakaampana, on huomattavasti miellyttävämpi suunnittelijoille ja pakoputkien valmistajille.

(YLE tiede, Science)