När bilar blir mer bränslesnåla, mindre värme går till spillo i avgasröret, vilket gör det svårare att sanera de föroreningar som släpps ut. Forskare vid Washington State University, Pacific Northwest National Laboratory och University of New Mexico har skapat en katalysator som kan minska föroreningar vid de lägre temperaturer som förväntas i avancerade motorer. Deras arbete, publicerades denna vecka i tidskriften Vetenskap , presenterar ett nytt sätt att skapa en mer kraftfull katalysator samtidigt som man använder mindre mängder platina – den dyraste komponenten i utsläppskontrollkatalysatorer.

Katalysatorer har varit en integrerad del av diesel- och bensindrivna motorer sedan mitten av 1970-talet när federala bestämmelser började kräva minskningar av kolmonoxid, kolväten och kväveoxider. Katalysatorer omvandlar föroreningarna till godartade gaser som kväve, koldioxid och vatten.

Forskarna tog sig an den skrämmande utmaningen att designa en katalysator som kunde uthärda motoravgastemperaturer på upp till nästan 750 grader Celsius (cirka 1, 500 grader Fahrenheit) påträffas under hög motorbelastning. Ändå måste katalysatorn fortfarande fungera när en motor startas kall och måste rensa upp avgaserna innan den når 150 grader Celsius - mer än 100 grader Celsius mindre än nuvarande system.

De lägre driftstemperaturerna vid kallstart beror på ökad bränsleeffektivitet i avancerade förbränningsmotorer, som lämnar mindre energi i avgasröret, sa Abhaya Datye, en framstående professor vid University of New Mexicos avdelning för kemi- och biologisk teknik och medförfattare till studien.

De senaste resultaten växte fram ur ett samarbete mellan forskargrupper ledda av Yong Wang, som har en gemensam utnämning i Washington State Universitys Gene and Linda Voiland School of Chemical Engineering and Bioengineering och Pacific Northwest National Laboratory, och Datyes katalysgrupp i New Mexico.

Arbetet bygger på forskning, publicerades i Science förra året, där Wang- och Datye-grupperna hittade ett nytt sätt att fånga och stabilisera individuella platinaatomer på ytan av ceriumoxid, en vanlig komponent i avgasreningskatalysatorer. Den så kallade enatomskatalysatorn använder platina mer effektivt samtidigt som den förblir stabil vid höga temperaturer. Platina handlas vanligtvis till priser nära eller till och med högre än guld.

För deras senaste tidning, forskarna ångbehandlade katalysatorn vid 750 grader Celsius, nästan 1, 400 grader Fahrenheit. Detta gjorde att den redan stabila katalysatorn blev mycket aktiv vid de låga kallstartstemperaturerna.

"Vi kunde möta utmaningarna med både högtemperaturstabilitet och lågtemperaturaktivitet, " sa Wang. Arbetet finansierades av det amerikanska energidepartementet. Forskningen är i linje med WSU:s stora utmaningar, en serie forskningssatsningar riktade mot stora samhällsfrågor. Det är särskilt relevant för utmaningen med hållbara resurser och dess tema energi.