Новый экологический стандарт, вступающий в действие в следующем году, обещает удорожание каталитических конвертеров, особенно для дизельных автомобилей. Исследователи из EMPA предлагают альтернативу существующим системам очистки на основе керамической пены, которая в силу своей структуры более эффективна и, следовательно, более экономична.

Каталитический нейтрализатор с гоночного автомобиля демонстрирует суть проблемы: центральная часть, в которой был сосредоточен основной поток выхлопных газов, оплавлена, тогда как боковые области практически не использованы.
Проверенный временем монолитный катализатор рядом с инновационным пенным блоком.
Структура керамической пены создает турбулентный поток, который равномерно распределяется по всему объему нейтрализатора.

Как правило, каталитические конвертеры-нейтрализаторы представляют собой ячеистые структуры, покрытые активным слоем, в состав которого входят благородные металлы, такие как платина, родий или палладий. Горячий поток выхлопных газов сосредоточен в ограниченной области нейтрализатора, которая вырабатывает свой ресурс раньше остального объема. Чтобы продлить срок службы устройства, его нужно сделать больше — и, следовательно, дороже. Но можно пойти и по другому пути.

Исследователи из EMPA (Федеральной лаборатории технологий и материаловедения Швейцарии) разработали основу для каталитического слоя из керамической пены, структура которой заставляет газ формировать турбулентный поток, равномерно распределяющийся по всему объему. Общая площадь поверхности такого нейтрализатора ниже, чем у обычного, но она используется более эффективно, что позволяет сэкономить на дорогостоящих катализаторах. Для достижения той же степени очистки каталитический блок на основе материала, разработанного EMPA, может иметь в два раза меньшую длину и потребует при производстве в три раза меньше благородных металлов.

Керамические пены — довольно хрупкий класс материалов, но разработчикам удалось повысить механическую прочность используемой основы во много раз. Нерешенной остается проблема дополнительного сопротивления, создаваемого новыми фильтрами и приводящего к повышению расхода топлива. Однако компьютерное моделирование уже позволило разработать такую структуру пены, которая позволит снизить сопротивление без потери производительности — осталось получить её в лаборатории и разработать технологию промышленного производства. Некоторые автопроизводители уже заинтересовались новым материалом и оказывают поддержку проекту.

По пресс-релизу EMPA