Bien que les catalyseurs aient été introduits pour la première fois en 1975, lorsque les constructeurs automobiles américains ont commencé à en équiper leurs modèles en réponse au plan américain en faveur de l’air pur imposé par l’Agence de protection de l’environnement (EPA) – ils ont évolué au fil des ans dans le but de réduire les émissions polluantes.
À l’extérieur, ce n’est rien d’autre qu’un cylindre en acier inoxydable, mais à l’intérieur, il comporte des matériaux très intéressants.
Tout d’abord, en raison des températures élevées qu’il atteint, le catalyseur est recouvert d’un bouclier thermique métallique qui empêche la chaleur d’endommager le véhicule.
Il abrite une matrice céramique cylindrique ou ovale qui prend la forme d’un nid d’abeille, environ 70 cellules par centimètre carré et est imprégnée d’une résine dans laquelle on trouve certains éléments métalliques nobles, comme le palladium (Pd), le platine (Pt) et le rhodium (Rh). Leur fonction est d’initier et d’accélérer les réactions chimiques entre les différentes substances qui entrent en contact avec le catalyseur. Mais il est important de préciser que les métaux nobles eux-mêmes ne participent pas à ces réactions et, alors que les deux premiers permettent la fonction d’oxydation, le Rhodium intervient dans la réduction des gaz nocifs.
Sachez qu’en plus d’être un élément très cher, le recyclage d’un catalyseur est très apprécié. Faites attention, car ces dernières années, il est devenu la cible de gangs qui volent les catalyseurs pour en extraire les métaux précieux qu’ils contiennent.
Aujourd’hui, Toyota Motor Corporation a annoncé la disponibilité commerciale d’un nouveau petit catalyseur qui utilise 20 % de métaux précieux en moins et réduit son volume de 20 %, tout en conservant les mêmes performances de purification des gaz d’échappement.
Des technologies de conception et de fabrication innovantes ont permis la production en série du nouveau catalyseur, qui sera progressivement installé sur les nouveaux modèles, notamment la Lexus LC 500h qui a été la première à tester c nouveau modèle de pot catalytique.
L’utilisation accrue de catalyseurs à base de métaux précieux pour nettoyer les gaz d’échappement et réduire la pollution atmosphérique présente de nombreux problèmes, notamment l’augmentation des coûts de fabrication et l’épuisement des ressources. Toyota a mené d’importants travaux de recherche et développement pour trouver des solutions permettant d’améliorer l’efficacité de la purification, ainsi que de modifier l’épaisseur et la section de la paroi cellulaire.
Actuellement, le substrat le plus couramment utilisé dans les catalyseurs de purification des gaz d’échappement pour les moteurs à essence est en céramique (cordiérite), qui utilise une structure en nid d’abeille créée par des cellules carrées ou hexagonales. Les parois cellulaires de ce substrat comportent des matériaux catalytiques, tels que le platine (Pt), le rhodium (Rh), le palladium (Pd) et d’autres métaux précieux.
Cela permet d’obtenir un effet catalytique, c’est-à-dire qu’en réduisant l’oxydation, les gaz nocifs tels que le monoxyde de carbone (CO), les hydrocarbures imbrûlés (HC) et l’oxyde d’azote (NOx) sont purifiés dans les gaz d’échappement afin de les rendre moins nombreux et moins dangereux.
La nouvelle conception du catalyseur permet un flux plus uniforme des gaz d’échappement et permet aux métaux précieux et autres matériaux catalytiques de purifier efficacement les gaz d’échappement. En revanche, les catalyseurs utilisés précédemment, en raison de leur structure, entraînent un déséquilibre du flux de gaz d’échappement, car le flux de gaz traversant la partie interne du catalyseur est plus important et s’écoule plus rapidement que le flux de gaz traversant la partie externe. Par conséquent, dans la conception ci-dessus, une plus grande quantité de métal précieux est nécessaire dans la partie interne du catalyseur, où le débit est plus élevé, afin de maintenir une performance de purification uniforme.
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