Un catalizador o convertidor catalítico se trata de un componente del motor de combustión interna el cual tiene como función controlar y reducir los gases nocivos expulsados por el motor del auto. Los estudios revelan que estos dispositivos pueden reducir las emisiones de hidrocarburos en casi un 87 %, el monóxido de carbono en un 85 % y el óxido nitroso en un 62 % durante la vida útil esperada de un vehículo.
Si bien, estos dispositivos se emplean principalmente en los sistemas de escape de los autos, de igual forma se modifican y emplean en camiones, montacargas, equipos de minería, autobuses, grupos electrógenos, locomotoras, motocicletas, aviones y otros dispositivos instalados en motores. También se utilizan en algunas estufas de leña para controlar las emisiones. Pero, ¿cómo es esto posible?, ¿qué tipo de materiales tiene un catalizador? A continuación, te explicaremos los detalles respecto al tema.
¿Qué materiales tiene un catalizador?
El catalizador se compone de diversos materiales. El núcleo o sustrato del convertidor catalítico varía de acuerdo con el vehículo. Por ejemplo, cuando estos dispositivos se emplean en autos, el núcleo suele ser un monolito cerámico con estructura de nido de abeja.
Cuando se fabrican en grandes cantidades, los núcleos cerámicos pueden ser económicos. Los monolitos de lámina metálica están hechos de una combinación de hierro-cromo-aluminio y se emplean en algunas aplicaciones. Los núcleos metálicos son menos costosos cuando se fabrican para uso en series de producción pequeñas, como en carros deportivos en los que la contrapresión baja y la confiabilidad bajo cargas altas constantes son esenciales. Ambos materiales están diseñados para proporcionar un área de superficie alta para soportar la capa de lavado del catalizador.
La capa de lavado es un vehículo para los materiales del convertidor catalítico, que se utiliza para dispersar los materiales sobre un área de superficie alta. Puede usarse: dióxido de titanio, óxido de aluminio, dióxido de silicio o una combinación de sílice y alúmina. Los materiales catalíticos se suspenden en el washcoat antes de la aplicación al núcleo. Los materiales de revestimiento cuentan con superficies ásperas e irregulares para incrementar el área superficial, ayudando a maximizar la superficie catalíticamente activa disponible para reaccionar con el escape del motor.
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El catalizador empleado en el convertidor es principalmente un metal precioso como platino, paladio y rodio. El platino se usa como catalizador de reducción y como catalizador de oxidación. Aunque el platino es un catalizador muy activo y ampliamente usado, es muy caro y no es adecuado para todas las aplicaciones. El rodio se emplea como catalizador de reducción, mientras que el paladio se usa como catalizador de oxidación.
En algunos casos también se utilizan cerio, hierro, manganeso y níquel. Sin embargo, algunas empresas prohíben el uso de algunos de estos.
Diferentes variaciones de materiales catalizadores
A continuación presentamos los tipos clave de convertidores catalíticos, estos son de tres tipos:
- Oxidación bidireccional: los instrumentos de oxidación bidireccional realizan las dos tareas simultáneas de oxidación de monóxido de carbono a dióxido de carbono y oxidación de hidrocarburos a dióxido de carbono y agua. Este convertidor se emplea ampliamente en motores diésel para reducir las emisiones de hidrocarburos y monóxido de carbono.
- Reducción de oxidación de tres vías: estos se utilizan en los sistemas de control de emisiones de vehículos en la mayor parte del mundo. Las estrictas normas de emisión de vehículos casi han hecho obligatorio el uso de estos catalizadores que funcionan con gasolina. Estos han llegado a ser reconocidos como uno de los inventos más importantes en la historia de los autos. Realizan tres tareas simultáneas, a saber, la reducción de óxidos de nitrógeno a nitrógeno y oxígeno, la oxidación de monóxido de carbono a dióxido de carbono y la oxidación de hidrocarburos no quemados a dióxido de carbono y agua.
- Catalizador de oxidación diésel (DOC): los DOC se usan para el encendido por compresión, como en los motores diésel. Este dispositivo utiliza oxígeno en la corriente de gases de escape para convertir el monóxido de carbono en dióxido de carbono y los hidrocarburos en agua y dióxido de carbono. Funcionan con una eficiencia del 90 %, en el que logran eliminar el olor a diésel y reducir las partículas visibles.
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Fuente: Azo Materials
