Os catalisadores automotivos

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Aula da disciplina ACH1023 - Química Ambiental, ministrada em 29/3/2012 para os alunos do curso de Gestão Ambiental (EACH/USP Leste).

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Os catalisadores automotivos

  1. 1. CMAPPING I sharing knowledge to empower people ACH1023 Química Ambiental Paulo Rogério Miranda CorreiaEscola de Artes, Ciências e Humanidades I Universidade de São Paulo Os catalisadores automotivos I 29 de março de 2012
  2. 2. CMAPPING I sharing knowledge to empower people • emissões de CO2 • Queima de combustíveis fósseis Combustão (reação com o O2) completa CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) • ΔHo = -890,3 KJ/mol (processo exotérmico) • ΔSo = -243 J/mol (perda de entropia) • ΔGo = -818 KJ/mol (processo espontâneo) Hidrocarbonetos (derivados do petróleo) são combustíveis Uso de automóveis: emissão de poluentes na troposfera
  3. 3. CMAPPING I sharing knowledge to empower people • emissões de CO2 • CO2: molécula (ligações covalentes) Vibração altera momento dipolar (V2 e V3) Absorção no infra vermelho
  4. 4. CMAPPING I sharing knowledge to empower people • efeito estufa • Crédito da Imagem
  5. 5. CMAPPING I sharing knowledge to empower people • CO2 não é o problema • CETESB e os parâmetros de qualidade do ar • CO: combustão incompleta • NO2: impurezas no combustível • SO2: impurezas no combustível Combustão catalítica
  6. 6. CMAPPING I sharing knowledge to empower people • catalisadores • Aumentam a rapidez das reações químicas • caminho alternativo para a reação • complexo ativado menos energético • menor energia de ativação
  7. 7. CMAPPING I sharing knowledge to empower people • processos de oxidação e redução • Oxidação de CO e hidrocarbonetos (HC) 2CO(g) + O2(g) → 2CO2(g) Hidrocarbonetos + O2(g) → CO2(g) + H2O(l) Redução de óxidos de nitrogênio (NOx) 2NO(g) + 2CO(g) → N2(g) + 2CO2(g) 2NO(g) + 2H2(g) → N2(g) + 2H2O(g) Hidrocarbonetos + NO → N2(g) + H2O(g) + 2CO2(g) Avaliação termodinâmica • Processos espontâneos na temperatura de exaustão (770K)
  8. 8. CMAPPING I sharing knowledge to empower people • candidatos a catalisador • Metais nobres são mais eficientes (custo)
  9. 9. CMAPPING I sharing knowledge to empower people • eficiência do catalisador • Avanço científico-tecnológico na área de catálise é evidente
  10. 10. CMAPPING I sharing knowledge to empower people • o catalisador • Colméias: 2MgO.2Al2O3.5SiO2 (cordierita) Suporte do catalisador: γAl2O3 (alta porosidade) Catalisadores: Pd, Pt, Rh (principal)
  11. 11. CMAPPING I sharing knowledge to empower people • o catalisador: desafios • Sinterização do suporte (altas temperaturas) γ-Al2O3 (alta porosidade) → α-Al2O3 (baixa porosidade) Catalisadores ficam ocluídos (perda de eficiência)
  12. 12. CMAPPING I sharing knowledge to empower people • o catalisador: desafios • Estreita faixa ótima de conversão catalítica Sensor de O2 antes do leito catalítico Estabilizar mistura gasosa • óxido de cério (CeO2)
  13. 13. CMAPPING I sharing knowledge to empower people • o catalisador: desafios • Envenenamento por metais pesados (chumbo, Pb): formaçãode ligas metálicas •Pb + Pt → Pb-Pt (900oC, presença de ar) •Pb + Pd → Pb-Pd (900oC, presença de ar) Chumbo tetraetila: aditivo para gasolina

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