Toyota diseña un catalizador más pequeño y eficiente

El Lexus LC 500h será el primer modelo de la compañía en equiparlo.

Toyota anuncia la comercialización de un nuevo catalizador que utiliza un 20% menos de metales preciosos y tiene un volumen alrededor del 20% inferior, manteniendo el mismo rendimiento de purificación de los gases de escape. Es el primer catalizador del mundo¹ con sustrato de celdas de flujo ajustable ―Flow Adjustable Design Cell (FLAD)― moldeado íntegramente, con una sección de distinta área en la parte interior que en la parte exterior.

La innovación en el diseño y las tecnologías de fabricación han hecho posible la producción en serie del nuevo catalizador, que se irá instalando progresivamente en nuevos modelos, empezando por el Lexus LC 500h este mismo año.

El creciente uso de metales preciosos catalíticos para limpiar los gases de escape y reducir la contaminación presenta muchos problemas, como el mayor coste y el agotamiento de los recursos. Toyota ha realizado una extensa labor de investigación y desarrollo para buscar soluciones que ayuden a mejorar la eficiencia purificadora de los metales preciosos catalíticos, como por ejemplo dar con la forma y longitud óptimas del sustrato, así como modificar el grosor y el área de la sección de las paredes de las celdas.

Otras actividades de I+D han sido el revestimiento selectivo con metales preciosos y otros materiales catalíticos, y también cambiar la densidad de celdas del sustrato catalizador en línea con el caudal del gas de escape.

Toyota y Denso Corporation han desarrollado este nuevo sustrato FLAD para que el caudal de los gases de escape sea más uniforme. Mediante una serie de validaciones realizadas a partir de simulaciones y prototipos de sustratos, ambas compañías han conseguido mejorar la uniformidad del caudal del gas de escape por el interior del catalizador, optimizando factores como las proporciones de las áreas de la sección de las celdas en las partes interior y exterior, y sus correspondientes densidades.

Así, gracias a este desarrollo, se utiliza aproximadamente un 20% menos de metales preciosos en un catalizador más compacto -- tiene un volumen alrededor del 20% inferior -- , manteniendo el mismo rendimiento de purificación de los gases de escape que los catalizadores convencionales. Esta gran innovación en el diseño y las tecnologías de fabricación también ha hecho posible la producción en serie del primer catalizador del mundo moldeado íntegramente¹.

Actualmente, el sustrato usado con más frecuencia en catalizadores de purificación de gases de escape para motores de gasolina está hecho de cerámica (cordierita), que presenta una estructura de panal de abeja formado por celdas cuadradas o hexagonales. Las paredes de las celdas de este sustrato están revestidas de materiales catalíticos, como platino (Pt), rodio (Rh), paladio (Pd) y otros metales preciosos. El resultado es un efecto catalítico, por el que, mediante la reducción de la oxidación, se purifican los gases de escape nocivos, como el monóxido de carbono (CO), los hidrocarburos no quemados (HC) y el óxido de nitrógeno (NOx), para que sus emisiones sean seguras.

Mientras que los catalizadores convencionales tienen una área de sección uniforme, el sustrato FLAD de nuevo desarrollo presenta una estructura con un área de sección de las celdas distinta entre la parte interior y la parte exterior. Toyota ha conseguido producir en serie ese sustrato con el primer diseño y tecnología de fabricación del mundo que permite moldear el catalizador íntegramente.

El caudal uniforme de los gases de escape por el catalizador instalado en el tubo de escape hace que el revestimiento de metales preciosos y otros materiales catalíticos purifiquen eficazmente los gases de escape. Sin embargo, el uso de sustratos convencionales con un área de sección de celdas uniforme da lugar a un caudal no equilibrado de los gases de escape, porque el gas fluye por la parte interior del catalizador a más velocidad y con un caudal superior al de la parte exterior.

Como consecuencia, en la parte interior del catalizador, donde el caudal es superior, se requieren más metales preciosos catalíticos para mantener el nivel de purificación. Las tecnologías actuales de revestimiento de materiales catalíticos requieren revestir igual todas las paredes de las celdas durante el proceso, de modo que las partes del catalizador con menor caudal de gases de escape están revestidos con la misma cantidad de metales preciosos catalíticos que las partes con un caudal superior.