Innovació Toyota: nou catalitzador, més petit i eficient

Innovació Toyota: nou catalitzador, més petit i eficient

Redueix l’ús de metalls preciosos un 20% i el seu innovador disseny redueix el volum altre 20%.

Toyota Motor Corporation (TMC) anuncia la comercialització d’un nou catalitzador que utilitza un 20% menys de metalls preciosos i té un volum al voltant del 20% inferior, mantenint el mateix rendiment de purificació dels gasos d’escapament. És el primer catalitzador del mundo¹ amb substrat de cel·les de flux ajustable Flow Adjustable Design Cell (FLAD®) modelat íntegramente, amb una secció de diferent àrea en la part interior que a la part exterior.

La innovació en el disseny i les tecnologies de fabricació han fet possible la producció en sèrie del nou catalitzador, que s’anirà instal·lant progressivament en nous models, començant pel Lexus LC 500h aquest mateix any.

El creixent ús de metalls preciosos catalítics per netejar els gasos d’escapament i reduir la contaminació presenta molts problemes, com el major cost i l’esgotament dels recursos. Toyota ha realitzat una extensa tasca d’investigació i desenvolupament per buscar solucions que ajudin a millorar l’eficiència purificadora dels metalls preciosos catalítics, com ara donar amb la forma i longitud òptimes del substrat, així com modificar el gruix i l’àrea de la secció de les parets de les cel·les.

Altres activitats d’R + D han estat el revestiment selectiu amb metalls preciosos i altres materials catalítics, i també canviar la densitat de cel·les del substrat catalitzador en línia amb el cabal del gas d’escapament.

Toyota i Dens Corporation han desenvolupat aquest nou substrat FLAD® perquè el cabal dels gasos d’escapament sigui més uniforme. Mitjançant una sèrie de validacions realitzades a partir de simulacions i prototips de substrats, les dues companyies han aconseguit millorar la uniformitat del cabal del gas d’escapament per l’interior del catalitzador, optimitzant factors com les proporcions de les àrees de la secció de les cel·les en les parts interior i exterior, i les corresponents densitats.

Així, gràcies a aquest desenvolupament, s’utilitza aproximadament un 20% menys de metalls preciosos en un catalitzador més compacte -té un volum al voltant del 20% inferior-, mantenint el mateix rendiment de purificació dels gasos d’escapament que els catalitzadors convencionals. Aquesta gran innovació en el disseny i les tecnologies de fabricació també ha fet possible la producció en sèrie del primer catalitzador del món modelat íntegramente¹.

Actualment, el substrat usat amb més freqüència en catalitzadors de purificació de gasos d’escapament per a motors de gasolina està fet de ceràmica (cordierita), que presenta una estructura de bresca d’abella format per cel·les quadrades o hexagonals. Les parets de les cel·les d’aquest substrat estan revestides de materials catalítics, com platí (Pt), rodi (Rh), pal·ladi (Pd) i altres metalls preciosos. El resultat és un efecte catalític, pel qual, mitjançant la reducció de l’oxidació, es purifiquen els gasos d’escapament nocius, com el monòxid de carboni (CO), els hidrocarburs no cremats (HC) i l’òxid de nitrogen (NOx) , perquè les seves emissions siguin segures.

Mentre que els catalitzadors convencionals tenen una àrea de secció uniforme, el substrat FLAD® de nou desenvolupament presenta una estructura amb una àrea de secció de les cel diferent entre la part interior i la part exterior. Toyota ha aconseguit produir en sèrie aquest substrat amb el primer disseny i tecnologia de fabricació del món que permet modelar el catalitzador íntegrament.

El cabal uniforme dels gasos d’escapament pel catalitzador instal·lat al tub d’escapament fa que el revestiment de metalls preciosos i altres materials catalítics purifiquin eficaçment els gasos d’escapament. No obstant això, l’ús de substrats convencionals amb una àrea de secció de cel·les uniforme dóna lloc a un cabal no equilibrat dels gasos d’escapament, perquè el gas flueix per la part interior del catalitzador a més velocitat i amb un cabal superior al de la part exterior.

Com a conseqüència, a la part interior del catalitzador, on el cabal és superior, es requereixen més metalls preciosos catalítics per mantenir el nivell de purificació. Les tecnologies actuals de revestiment de materials catalítics requereixen revestir igual totes les parets de les cel·les durant el procés, de manera que les parts del catalitzador amb menor cabal de gasos d’escapament estan revestits amb la mateixa quantitat de metalls preciosos catalítics que les parts amb un cabal superior.

De cara al futur, Toyota segueix apostant per col·laborar activament amb les empreses del grup, i socis comercials relacionats, per desenvolupar encara més les tecnologies de catalitzadors necessàries per aconseguir un gas d’escapament més net amb un menor ús de metalls preciosos.