Améliorer les pots d'échappement catalytiques des automobiles

Publié par Michel le 26/05/2009 à 00:00
Source: CNRS
Illustration: JYB pour Techno-Science.net
Le mécanisme chimique à la surface d'un catalyseur automobile a été décrypté grâce à un record de vitesse d'observation établi par Frédéric Thibault-Strarzyk du Laboratoire catalyse et spectrochimie de Caen (CNRS-Ensicaen). Cette performance, réalisée en collaboration avec l'Université de Cambridge (L'université de Cambridge est une université britannique connue dans le monde entier.), a permis de caractériser l'étape clé de la réaction de dépollution du catalyseur (En chimie, un catalyseur est une substance qui augmente la vitesse d'une réaction chimique ;...) automobile (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un...). L'enjeu est de taille: mieux comprendre les mécanismes de catalyses de dépollution pour améliorer les pots d'échappement et autres catalyseurs utilisés dans l'industrie. Ces résultats sont parus dans la revue Science du 22 mai 2009.

Le catalyseur (En chimie, un catalyseur est une substance qui augmente la vitesse d'une réaction chimique ;...) automobile, placé dans le pot (POTS est un sigle anglais qui signifie Plain Old Telephone System que l'on peut traduire en...) d'échappement, est un solide qui convertit les gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...) toxiques produits par le moteur (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif...) en mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses...) de gaz non toxiques. Bien que ces catalyseurs soient pleinement utilisés, leurs mécanismes chimiques sont encore très peu connus.

Au-delà de l'amélioration des pots d'échappement catalytique, cette technique d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) permettrait de comprendre de nombreux autres mécanismes de dépollution utilisés dans l'industrie.

Dans ces mécanismes, l'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) des espèces très fugaces des catalyseurs est particulièrement difficile. Jusqu'alors, les observations les plus rapides de la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) de ces catalyseurs par infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde...) étaient de l'ordre du dixième de seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui...).

Une nouvelle combinaison (Une combinaison peut être :) de méthode d'observation a permis de franchir d'un facteur d'un million (Un million (1 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf...) la durée des observations.

La manipulation a été réalisée à l'aide d'un laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique)...) femtoseconde (1) qui a été concentré à la surface du catalyseur solide, composé de nanoparticules d'argent (L’argent ou argent métal est un élément chimique de symbole Ag — du...) sur un support en alumine et placé dans une atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) de gaz toxiques, recréant ainsi les conditions d'un catalyseur dans un pots d'échappement. Dès le déclenchement de la réaction par l'éclair du laser, un spectromètre (Un spectromètre est un appareil de mesure permettant d'étudier de décomposer une quantité...) infrarouge a analysé la surface du catalyseur avec 30 millions d'observations par seconde. L'étape intermédiaire clé de la réaction de dépollution a pu être observée pour la première fois: il s'agit d'un mouvement de bascule (Une bascule ou un basculeur est un circuit intégré logique doté d'une sortie et d'une ou...) d'un cyanure (Les cyanures sont les composés de l'anion CN-, formé d'un atome de carbone lié par...) entre les nanoparticules d'argent et le support. Cette bascule moléculaire ne dure que 2 microsecondes et explique le fonctionnement même du catalyseur.


Notes:

(1) Ce type de laser est capable d'envoyer des impulsions lumineuses d'une durée de quelques dizaines de femtosecondes. Celui utilisé se trouve à l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) de Cambridge.
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