¿Qué es un autocatalizador?
Los catalizadores para automóviles son productos relativamente nuevos en el mercado de aplicaciones de tierras raras y se dividen en catalizadores de oxidación y catalizadores de tres vías. La oxidación no puede resolver el problema de las emisiones de óxido de nitrógeno y está obsoleta. El convertidor catalítico de tres vías funciona en un sistema de circuito cerrado equipado con sensores. Puede oxidar CO y HC en CO2, mientras reduce el agua y los óxidos de nitrógeno en nitrógeno, mientras controla la relación aire (gas)/combustible (aceite) en el motor de combustión interna.
Se instala una caja de acero inoxidable en el sistema de escape del automóvil y se coloca un convertidor catalítico en la caja. Los autocatalizadores de los convertidores están hechos de panales cerámicos o metálicos cuyas superficies internas están recubiertas con Al2O3, materiales a base de tierras raras (óxidos mixtos de CeO2 y otros óxidos metálicos) y pequeñas cantidades de metales preciosos (platino, paladio o rodio). La catálisis se realiza principalmente mediante metales preciosos como el platino.
El CeO2_2 en tierras raras tiene una excelente capacidad de almacenamiento de oxígeno y puede desempeñar un excelente papel de ajuste dinámico cuando cambia la relación aire-combustible, es decir, cuando el combustible es alto, suministra oxígeno y oxida CO y HC. Cuando hay poco combustible, la forma Ce2O3 juega un papel reductor y elimina los óxidos de nitrógeno de los gases de escape. Las tierras raras existen en forma de cocatalizador. Gracias al eficaz efecto de acoplamiento redox y la alta movilidad de los iones del cerio, mejoran la actividad catalítica del catalizador de tres vías, ahorran metales preciosos y mejoran la resistencia al calor del portador Al2O3. En particular, la solución sólida formada añadiendo circonio y ZrO2 al CeO2 puede mejorar significativamente la estabilidad térmica y la actividad del CeO2, y mejorar la resistencia al calor del purificador de escape a temperaturas del motor de automóvil (hasta 570°C). En los últimos años, Europa, Estados Unidos y Japón han aprovechado este logro.
China necesita realizar una investigación en profundidad sobre la teoría básica de la catálisis.
Desde la introducción de las aplicaciones de catalizadores para automóviles en los Estados Unidos a mediados de la década de 1970, más de 40 países han implementado leyes de control de emisiones. En 2000, las normas europeas Euro II exigían que los valores permitidos para las emisiones de partículas fueran: CO 2,3 g/km, HC 0,20 g/km, NOx 0,15 g/km/km cuando se implementen las normas Euro IV en 2005. , los valores permitidos para las emisiones de partículas se reducirán aún más entre un 40 y un 50%. Obviamente, las regulaciones ambientales han impulsado controles cada vez más estrictos sobre las emisiones de material particulado y también han dado lugar a nuevos materiales catalíticos de tierras raras, creando un mercado cada vez más poderoso.
El número de automóviles en Estados Unidos supera los 65.438 millones. En 654,38 0,996, la cantidad de óxidos de tierras raras utilizados en catalizadores de automóviles superó las 654,38 0,996 toneladas, lo que representa el 46% del consumo total nacional de tierras raras. En 654,38 0,999 ha aumentado al 60% del consumo total. catalizadores de automóviles es de casi 50 millones de conjuntos, entre los cuales lo mismo ocurre con la cantidad de tierras raras utilizadas en los catalizadores de craqueo del petróleo. En 1996, había aumentado a 7.300 toneladas, lo que representaba el 25% del consumo total de tierras raras. La aplicación de la catálisis de tierras raras en China obviamente no ha alcanzado las alturas de los Estados Unidos. El craqueo catalítico del petróleo representa el 18% del consumo total de tierras raras de mi país, mientras que los catalizadores para automóviles, que representan industrias de alta tecnología, representan menos del 2% del consumo total. Se puede observar que la estructura de consumo de tierras raras de China todavía tiene un largo camino por recorrer para transformarse en productos de alto rendimiento, alta tecnología y alto valor agregado.
En comparación con China, las perspectivas de aplicación de los catalizadores para automóviles en Europa son alentadoras. Rhône-Poulenc, el mayor fabricante mundial de separación y purificación de tierras raras, cambió su nombre a Rhodia Electronics and Catalyst Materials, lo que indica que los materiales catalizadores de productos derivados se han convertido en el principal pilar de la reestructuración industrial.
Estas empresas generalmente exigen que las tierras raras suministradas desde China tengan una calidad constante para garantizar que sus productos finales mantengan un alto rendimiento durante 5 a 7 años.
Rhodia también ha desarrollado una nueva generación de catalizador Eolys para vehículos diésel. Se trata de un catalizador de óxido de cerio soportado por combustible que se utiliza en sistemas de filtración de partículas diésel. El sistema de filtración es un filtro de fluido de pared cerámica (o trampa de filtro) que utiliza tierras raras para eliminar más del 90 % o incluso el 99 % de las emisiones de partículas de un motor diésel. Eolys puede regenerar el filtro antes de que se obstruya completamente con las partículas recogidas, es decir, antes de quemar el hollín formado por las partículas. Dado que el CeO2 en Eolys se utiliza para reducir la temperatura de ignición del hollín y ralentizar el aumento de temperatura causado por la combustión, todo el proceso de regeneración es suave y fácil de controlar, lo que puede evitar la formación de presión negativa y reducir el rendimiento de trabajo de los vehículos diésel. . Dado que es un secreto comercial, solo sabemos que Eolys es compatible con el diésel y los aditivos del diésel, y puede ser completamente miscible con el diésel para formar un líquido mixto altamente estable que puede envasarse en botellas y usarse en motores diésel como aceite lubricante.
En comparación con los motores de gasolina, los motores diésel consumen significativamente más combustible, excepto que los precios del combustible son más bajos. Los motores diésel son cada vez más populares en Europa y están ampliamente promocionados. En la estructura de productos petrolíferos de mi país, el diésel es 1,3 veces mayor que la gasolina, representando el 27,2% de la producción total de petróleo. El diésel se ha utilizado ampliamente en grandes vehículos de transporte, barcos, tractores, locomotoras y motocicletas. Resolver el humo negro que emite el diésel siempre ha sido un problema ambiental importante que debe resolverse. Utilizando la tecnología de Rhodia como catalizador, el CeO2 no sólo resuelve el problema de las tierras raras ligeras, sino que también contribuye a la protección medioambiental de la industria del transporte.
Este catalizador carece de la investigación teórica básica necesaria. Una investigación en profundidad sobre cómo la interacción entre CeO2_2 y ZrO2_2 y otros óxidos metálicos afecta el comportamiento catalítico estará directamente relacionada con la transición de la incineración de compuestos orgánicos volátiles a la. desarrollo de un gran número de mercados de aplicaciones relacionadas con el medio ambiente, como el tratamiento de aguas residuales.