ADITIVOS EN EL COMBUSTIBLE CATALIZADOR DEPOSITADO EN … de eventos/2006/catalisis...
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ADITIVOS EN EL COMBUSTIBLE
CATALIZADOR DEPOSITADO EN LAS PAREDES DEL FILTRO
Regeneración catalítica
Óxidos de Co, Co,V. K como aditivo.
Filtros CRT (Continuously Regenerating Trap)
C
CO + CO2
O2 Catalizador
O O
Catalizador
NO NO2
Regeneración asistida por plasma(generación de radicales)
HC
Eliminación de NOx
Tecnologías emergentes
RCS de NOx con hidrocarburos
Trampas catalíticas de NOx
CmHm + (2m + 0.5 n) NO (m + 0.25 n) N2 + m CO2 + 0.5 n H2OCmHm + (m + 0.25 n) m CO2 + 0.5 n H2O
Eliminación de NOx en mezclas pobres.RCS de NOx con hidrocarburos
Catalizadores para la RCS de NOx
Mecanismo de la SCR de NOx con HC
CxHy + zO2
Adsorción
CxHyO2zSI SIIInteracción
DesorciónN2 , CO2 , H2O
NOAdsorción + O2
NO2
Catalizador bifuncional(Ej. Co,Pt - Zeolita)
Trampas catalíticas
oxidación de NO a NO2
Ba(NO3)2 + HC + O2 → BaO + N2 + CO2 + H2O
regeneración del óxido en atmósfera reductora.
adsorción en forma de nitratoNO2 + ½ O2 + BaO → Ba(NO3)2
Trampas catalíticas
En motores ciclo Otto que en un futuro operen con mezclas pobres la atmósfera reductora se obtiene mediante modificaciones periódicas de la relación aire - combustible.
En motores Diesel :
Funcionamiento
Ventana de operación de la trampa catalítica
100 200 300 400
He
K(7.5)/La2O3NO+O2
K(7.5)/La2O3 NO
La2O3 NO+O2
La2O3 NO
100 200 300 4001,00
1,05
1,10
1,15
1,20
1,25Comparación de adsorción de NO y NO+O2
NOx
Mas
a re
lativ
a
Temperatura (°C)
150 300
NO+O2NO+O2
200 400
150 300
H2 H2H2
200 4000,85
0,90
0,95
1,00
1,05
1,10
M
asa
rela
tiva
200 400
Ciclos adsorción - regeneración
Temperatura (°C)
Co,K-La2O3
250 300 350 400 450 500
H2
m14
m28
m30In
tens
ity (a
.u.)
Temperature (°C)250 300 350 400 450 500
m28
He
m30
m46
Temperature (°C)
Inte
nsity
(a.u
.)Análisis de la fase gas durante la regeneración
soot particlesand NO
CATALYTIC FILTERNitrates
SIMULTANEOUS SOOT AND NOX TRAP
2NO + O2 = 2NO2
3NO2 + La2O3 + 4.5O2 = 2La(NO3)3
C(soot) + La(NO3)3 = CO2 , N2
0.90
0.92
0.94
0.96
0.98
1.00
1.02
1.04
Rel
ativ
e m
ass
a
b
O2(He)He
100 200 300 400
100 200 300 400
Deriv
ativ
es (a
.u.)
Temperature (°C)
Reacción hollín + nitratos
Study of the reaction between soot and adsorbed NOx in the absence of oxygen. Catalyst pre-treated with NO(4%) + O2(18%) up to 370°C and then mixed with soot (20/1) (continues line). Catalyst mixed with soot (dash line).
Combustibles alternativos
Gas natural; menor emisión de HC, PM, CO.No hay emisiones evaporativas.Mayor emisión de NOx
Hidrógeno: usado en celdas de combustible, emisiones nulas.
Biodiesel: emisiones similares. Menor acumulaciónde CO2 en la atmósfera (menor efecto invernadero)
Autos eléctricos: si toman energía de la red, solo semodifica el sitio de la emisión.
BIODIESEL
Triglicérido + metanol metilester + glicerolNaOH
Triglicéridos: aceites vegetales (soja), grasas animales.
Metiléster: combustible con propiedades similaresal gasoil.
BIODIESEL VS DIESEL
Baja toxicidad. Diesel/Biodiesel : 300
Biodegradable : igual que el azúcar.
No hay emisión de compuestos de azufre.
Menor emisión de partículas, CO e HC.
Mayor emisión de óxidos de nitrógeno.
Menor valor energético por kg.
Similar emisión de CO2 por kg.
Menor impacto en efecto invernadero.
Logros de las tecnologLogros de las tecnologíías de tratamiento as de tratamiento de las emisiones de vehde las emisiones de vehíículosculos
1. Los automóviles actuales han logrado unas reducciones en la emisiones de 98% en HCs, 96% en CO y 95% en NOx comparado con las emisiones de los años 70.
2. En los años 70 y 80 muchos expertos predecían precios inabordables en los coches que alcanzaran las reducciones de emisiones, mayor consumo, menores prestaciones y poca elección. La realidad actual es la contraria con una gran oferta de vehículos poco contaminantes, de bajo consumo y a precios asequibles.
3. Debido a que los catalizadores de escape se envenenan con Pb, este aditivo ha sido sustituido en las gasolinas por otros no contaminantes.
4. Cerca de 500 millones de coches han sido vendidos en el mundo con sistemas avanzados de control de emisiones.
5. En el años 2000 el 100% de los coches vendidos en UE, USA y Japón estaban equipados con convertidor catalítico y el 85% de los vendidos en todo el mundo.