Eliminación de contaminantes de gases de escape de motores diesel: estabilidad de catalizadores

Abstract

Los principales contaminantes emitidos por los motores diesel son las partículas de hollín y los óxidos de nitrógeno. En este trabajo se estudiaron catalizadores para la eliminación simultánea de ambos tipos de emisiones. Se estudiaron dos tipos de catalizadores: soportados sobre CeO2 y soportados sobre La2O3. Dentro del primer grupo se estudiaron los catalizadores K/CeO2, Ba,K/CeO2 y Ba,K,Co/CeO2. El K/CeO2 es un excelente catalizador para la combustión del hollín. El CeO2 es un buen catalizador de oxidación, debido a sus propiedades rédox. El potasio presenta actividad para la oxidación de materiales carbonosos. Con el propósito de que el catalizador, además de ser activo para la combustión del hollín, sea capaz de entrampar NOx se agregó Ba y Co a la formulación catalítica. En el caso del segundo grupo de catalizadores se estudió al catalizador K/La2O3. La2O3 cumple la función de actuar como trampa de NOx. Debido a las condiciones reales de trabajo en las que se encontrarían estos catalizadores, además de ser activos, deben ser estables frente a ciertas concentraciones de CO2, H2O, SOx, NOx y frente a eventuales aumentos localizados de temperatura. En este trabajo se estudió fuertemente la estabilidad de los mencionados catalizadores frente a estas condiciones de trabajo, así como aspectos relacionados con posibles mecanismos de reacción. Finalmente, como aplicación, se analizó la ventaja de emplear catalizadores de lantano frente a un eventual disparo de la reacción de combustión.

Soot particles and nitrogen oxides are the main diesel exhaust pollutants. In this work, catalysts for the simultaneous abatment of both types of emissions were studied. Two groups of catalysts were formulated: CeO2-supported catalysts and La2O3-supported catalysts. Within the first group, K/CeO2, Ba,K/CeO2 and Ba,K,Co/CeO2 catalysts were studied. K/CeO2 is an excellent catalyst for soot combustion. CeO2 is a good oxidation catalyst due to its redox properties. Potassium is active for carbonaceous materials oxidation. Barium and cobalt were added to the catalyst in order to work as a NOx trap. Within the second group, K/La2O3 catalysts were studied. La2O3 is able to trap NOx. Due to the catalysts operation conditions, all these catalysts must be, not only active but also stables in front of relatively high concentrations of CO2, H2O, SOx and NOx, and in front of eventual localized temperature increases. So in this work, stability of catalysts was strongly studied, as well as some aspects related to possible reaction mechanisms. Finally, the advantage of employing lanthanum catalysts, in front of an eventual runaway of the soot combustion reaction was analyzed.