В своей последней попытке уменьшить количество Ce в своем экспериментальном катализаторе профессор Мачида и его сотрудники из Японского национального института передовых промышленных наук и технологий (AIST) привили оксид церия к MnFeOy (CeO2 / MnFeOy) и сравнили свой новый катализатор с два эталонных катализатора, CeO2 / Fe2O3 и CeO2 / Mn2O3. Оценив профили высвобождения кислорода посредством восстановления с программированием температуры моноксида углерода (CO-TPR), исследователи обнаружили, что даже несмотря на то, что CeO2 / Mn2O3 демонстрирует скорость выделения кислорода выше, чем CeO2 / MnFeOy, между ~ 350 и ~ 550 градусами Цельсия, экспериментальный катализатор начал выделяться при минимально возможной температуре. Это свидетельствует о том, что высвобождение кислорода улучшается как за счет объединения Fe2O3 и Mn2O3, так и за счет прививки CeO2 на поверхность.
Также было обнаружено, что емкость хранения кислорода (OSC) улучшается с добавлением CeO2, что подтверждает доказательства его эффекта кислородного шлюза. Исследователи полагают, что это произошло из-за повышения эффективности, когда два материала для хранения кислорода объединены. Однако наиболее важным является способность TWC буферизовать изменения в соотношении воздух-топливо (A / F) во время выхлопов с высоким и низким содержанием топлива. Для этого эксперимента Pd / A2O3 использовался в качестве эталона по сравнению с экспериментальным катализатором CeO2 / MnFeOy.
Было обнаружено, что экспериментальный катализатор обеспечивает выраженный буферный эффект, тогда как эталонный катализатор не имеет никакого эффекта. Кроме того, было обнаружено, что эффект буферизации увеличивается по мере увеличения вариаций частоты A / F. Считалось, что это связано с высокой скоростью выделения кислорода CeO2 на ранних стадиях эксперимента.
Затем исследователи проверили свой новый катализатор в условиях, более похожих на реальный мир. Используя стандартный японский режим JC08 (горячий запуск) для бензиновых двигателей, они разработали два (эталонный и экспериментальный) сотовых катализатора реального размера и сравнили их характеристики, используя четырехцилиндровый бензиновый двигатель объемом 1339 куб.
См на динамометрическом стенде. Экспериментальный катализатор представлял собой смесь CeO2 / MnFeOy с содержанием Rh 1: 2 и 2 мас.%.5 мас.% Pd / A2O3, а эталонный катализатор представлял собой смесь 1 мас.% Rh / CeO2 и Pd / A2O3. Экспериментальный катализатор использовал на 30% меньше CeO2, чем эталон, тем самым снижая потребность в редкоземельном металле.
Испытания полноразмерных каталитических нейтрализаторов показали, что степень превращения общего количества углеводородов (THC) для обоих преобразователей очень высока и относительно стабильна в течение 20-минутного испытания, а эталонный катализатор в целом работает немного лучше. Скорость преобразования CO и NOx сильно зависит от частоты вращения двигателя, ускорения и замедления для обоих катализаторов, а различия между двумя катализаторами очень малы.
Несмотря на 30% -ное снижение содержания CeO2, экспериментальный катализатор работал очень похоже на эталонный катализатор.
«Наш новый катализатор показывает большие перспективы, и мы надеемся, что сможем найти способ повысить производительность, особенно при более низких температурах», – сказал профессор Мачида. «CeO2-ZrO2 хорошо работает для хранения и высвобождения кислорода при высоких скоростях реакции, и в настоящее время мы работаем над созданием композита с ним и кислородным резервуаром MnFeOy. Мы надеемся, что сможем улучшить характеристики катализатора и одновременно сократить количество дорогостоящих редкоземельных элементов."