Como funciona um conversor catalítico automotivo?
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Como funciona um conversor catalítico automotivo?

Durante a operação do motor de combustão interna, os gases de escape são emitidos para a atmosfera, que não são apenas uma das principais causas da poluição do ar, mas também uma das causas de muitas doenças.

Esses gases, provenientes dos sistemas de escapamento dos veículos, consistem em elementos extremamente nocivos, razão pela qual os carros modernos são equipados com um sistema de escapamento especial, no qual um catalisador está necessariamente presente.

O conversor catalítico destrói moléculas nocivas dos gases de escape e os torna o mais seguro possível para as pessoas e o meio ambiente.

O que é um catalisador?

O conversor catalítico é um tipo de dispositivo cuja principal tarefa é reduzir as emissões nocivas dos gases de escape dos motores de automóveis. O dispositivo catalisador é simples. Este é um tanque de metal que é instalado no sistema de escape de um carro.

Como funciona um conversor catalítico automotivo?

Existem dois canos no tanque. A “entrada” do conversor é conectada ao motor, e os gases de escape fluem através dele, e a “saída” é conectada ao ressonador do sistema de escapamento do carro.

Quando o escapamento do motor entra no catalisador, ocorrem reações químicas nele. Eles destroem gases nocivos e os transformam em gases seguros que podem ser liberados no meio ambiente.

Em quais elementos o conversor catalítico consiste?

Para deixar um pouco mais claro como funciona um conversor catalítico de automóvel, vamos considerar quais são seus principais elementos. Sem entrar em detalhes, listamos apenas os principais elementos dos quais ele é construído.

Substrato

O substrato é a estrutura interna do catalisador na qual o catalisador e os metais preciosos são revestidos. Existem vários tipos de substratos. Sua principal diferença é o material do qual é feito. Na maioria das vezes é uma substância inerte que estabiliza as partículas ativas em sua superfície.

Покрытие

O material catalisador ativo geralmente consiste em alumina e compostos como cério, zircônio, níquel, bário, lantânio e outros. O objetivo do revestimento é expandir a superfície física do substrato e servir de base sobre a qual os metais preciosos são depositados.

Como funciona um conversor catalítico automotivo?

Metais preciosos

Os metais preciosos presentes no conversor catalítico servem para realizar uma reação catalítica extremamente importante. Os metais preciosos comumente usados ​​são platina, paládio e ródio, mas nos últimos anos um grande número de fabricantes começou a usar ouro.

habitação

O invólucro é o invólucro externo do dispositivo e contém o substrato e outros elementos do catalisador. O material do qual a caixa geralmente é feita é aço inoxidável.

Tubulações

Os tubos conectam o conversor catalítico do veículo ao sistema de escape e ao motor do veículo. Eles são feitos de aço inoxidável.

Como funciona um conversor catalítico automotivo?

Para a operação do motor de combustão interna, é importante que ocorra um processo de combustão estável da mistura ar-combustível em seus cilindros. Durante esse processo, gases nocivos são formados, como monóxido de carbono, óxidos de nitrogênio, hidrocarbonetos e outros.

Se o carro não tiver um conversor catalítico, todos esses gases extremamente nocivos, depois de liberados no coletor de escape do motor, passarão pelo sistema de escape e entrarão diretamente no ar que respiramos.

Como funciona um conversor catalítico automotivo?

Se o veículo tiver um conversor catalítico, os gases de escape passarão do motor para o silencioso através do favo de mel do substrato e reagirão com metais preciosos. Como resultado de uma reação química, substâncias nocivas são neutralizadas e apenas um escape inofensivo, composto principalmente de dióxido de carbono, entra no ambiente pelo sistema de escape.

Sabemos pelas aulas de química que um catalisador é uma substância que causa ou acelera uma reação química sem afetá-la. Catalisadores participam de reações, mas não são nem reagentes nem produtos de uma reação catalítica.

Existem duas etapas pelas quais gases nocivos passam no catalisador: redução e oxidação. Como funciona?

Quando a temperatura operacional do catalisador atinge de 500 a 1200 graus Fahrenheit ou 250-300 graus Celsius, duas coisas acontecem: redução e imediatamente após a reação de oxidação. Isso parece um pouco complicado, mas, na realidade, significa que as moléculas de uma substância perdem e recebem elétrons simultaneamente, e é por isso que sua estrutura muda.

Como funciona um conversor catalítico automotivo?

A redução (captação de oxigênio) que ocorre no catalisador visa converter o óxido nítrico em um gás ecológico.

Como o catalisador automotivo funciona na fase de recuperação?

Quando o óxido nitroso dos gases de escape do carro entra no catalisador, a platina e o ródio nele começam a atuar na decomposição das moléculas de óxido nítrico, transformando o gás nocivo em completamente inofensivo.

O que acontece no estágio de oxidação?

O segundo estágio, que ocorre no catalisador, é chamado de reação de oxidação, na qual os hidrocarbonetos não queimados são convertidos em dióxido de carbono e água pela mistura com oxigênio (oxidação).

As reações que ocorrem no catalisador alteram a composição química dos gases de escape, alterando a estrutura do átomo de que são compostos. Quando moléculas de gases nocivos passam do motor para o catalisador, ele as separa em átomos. Os átomos, por sua vez, recombinam-se em moléculas em substâncias relativamente inofensivas, como dióxido de carbono, nitrogênio e água, e são liberados no meio ambiente através de um sistema de exaustão.

Como funciona um conversor catalítico automotivo?

Os principais tipos de conversores catalíticos usados ​​em motores a gasolina são dois: bidirecional e triplo.

Dupla face

Um catalisador de parede dupla (frente e verso) executa simultaneamente duas tarefas: oxida o monóxido de carbono em dióxido de carbono e oxida os hidrocarbonetos (combustível não queimado ou parcialmente queimado) em dióxido de carbono e água.

Esse tipo de catalisador automotivo foi usado em motores diesel e gasolina para reduzir as emissões nocivas de hidrocarbonetos e monóxido de carbono até 1981, mas como não conseguiu converter óxidos de nitrogênio, após 81 anos, foi substituído por catalisadores de três vias.

Conversor catalítico redox de três vias

Esse tipo de catalisador automotivo, como se viu, foi introduzido em 1981 e hoje é instalado em todos os carros modernos. O catalisador de três vias executa três tarefas simultaneamente:

  • restaura o óxido nítrico em nitrogênio e oxigênio;
  • oxida o monóxido de carbono em dióxido de carbono;
  • oxida os hidrocarbonetos não queimados em dióxido de carbono e água.

Como esse tipo de conversor catalítico executa as etapas de redução e oxidação da catálise, ele realiza sua tarefa com até 98% de eficiência. Isso significa que, se o seu carro estiver equipado com esse conversor catalítico, ele não poluirá o meio ambiente com emissões nocivas.

Tipos de catalisadores em motores a diesel

Para veículos a diesel, até recentemente, um dos conversores catalíticos mais comumente usados ​​era o catalisador de oxidação de diesel (DOC). Este catalisador usa oxigênio no fluxo de escape para converter monóxido de carbono em dióxido de carbono e hidrocarbonetos em água e dióxido de carbono. Infelizmente, esse tipo de catalisador é apenas 90% eficaz e consegue eliminar o cheiro do diesel e reduzir as partículas visíveis, mas não é eficaz na redução das emissões de NO x.

Os motores a diesel emitem gases que contêm um nível relativamente alto de material particulado (fuligem), que consiste principalmente de carbono elementar, que os catalisadores do DOC não conseguem manusear, portanto as partículas devem ser removidas usando os chamados filtros de partículas (DPF).

Como funciona um conversor catalítico automotivo?

Como os catalisadores são atendidos?

Para evitar problemas com o catalisador, é importante saber que:

  • A vida média do catalisador é de cerca de 160000 km. Tendo percorrido essa distância, é necessário pensar em substituir o conversor.
  • Se o veículo estiver equipado com conversor catalítico, não deve utilizar combustível com chumbo, pois reduz a eficácia do catalisador. O único combustível adequado neste caso é sem chumbo.

Sem dúvida, os benefícios ambientais e de saúde desses dispositivos são enormes, mas, além de suas vantagens, eles também têm suas desvantagens.

Uma de suas maiores desvantagens é que eles só trabalham em altas temperaturas. Em outras palavras, quando você liga o carro, o conversor catalítico não faz quase nada para reduzir as emissões de escape.

Ele começa a funcionar eficientemente somente depois que os gases de escape são aquecidos a 250-300 graus Celsius. É por isso que alguns fabricantes de automóveis tomaram medidas para resolver esse problema aproximando o catalisador do motor, o que, por um lado, melhora o desempenho do dispositivo, mas diminui sua vida útil, pois sua proximidade com o motor o expõe a temperaturas muito altas.

Como funciona um conversor catalítico automotivo?

Nos últimos anos, foi decidido colocar o catalisador sob o banco do passageiro a uma distância que lhe permitirá trabalhar com mais eficiência sem ser exposto a altas temperaturas do motor.

Другими недостатками катализаторов являются частое засорение и обжиг пирога. Выгорание обычно происходит из-за не сгоревшего топлива, попадающего в выхлопную систему, которое воспламеняется в подаче катализатора. Засорение чаще всего происходит из-за плохого или неподходящего бензина, естественного износа, стиля вождения и т.д.

Essas são falhas muito pequenas em meio aos tremendos benefícios que obtemos do uso de catalisadores automotivos. Graças a esses dispositivos, as emissões nocivas dos automóveis são limitadas.

Como funciona um conversor catalítico automotivo?

Alguns críticos argumentam que o dióxido de carbono também é uma emissão prejudicial. Eles acreditam que um catalisador não é necessário em um carro, porque tais emissões aumentam o efeito estufa. De fato, se um carro não tiver catalisador e emitir monóxido de carbono no ar, esse óxido se transformará em dióxido de carbono na atmosfera.

Quem inventou o catalisador?

Embora os catalisadores não tenham aparecido em massa até o final da década de 1970, sua história começou muito antes.

O pai do catalisador é considerado o engenheiro químico francês Eugene Goudry, que em 1954 patenteou sua invenção sob o nome de "Exhaust Catalytic Converter".

Antes desta invenção, Goodry inventou o craqueamento catalítico, no qual grandes produtos químicos orgânicos complexos são separados em produtos inofensivos. Então ele experimentou vários tipos de combustível, seu objetivo era torná-lo mais limpo.

O uso real de catalisadores em automóveis ocorreu em meados da década de 1970, quando regras mais rígidas de controle de emissões foram introduzidas, exigindo a remoção de chumbo do escapamento devido à gasolina de baixa qualidade.

Perguntas e Respostas:

Como verificar a presença de um catalisador em um carro? Para fazer isso, basta olhar embaixo do carro. Além do silenciador principal e do silenciador pequeno (o ressonador que fica na frente do sistema de escapamento), o catalisador é outra lâmpada.

Onde está o catalisador no carro? Como o catalisador deve operar em condições de alta temperatura, ele está localizado o mais próximo possível do coletor de exaustão. Ele está na frente do ressonador.

O que é um catalisador em um carro? Este é um conversor catalítico - uma lâmpada adicional no sistema de escapamento. É preenchido com material cerâmico, cujo favo de mel é coberto com metal precioso.

comentário 3

  • Mark

    Obrigado por um artigo tão informativo e útil! Muitos metais nobres são encontrados em catalisadores. É por isso que houve muitos roubos recentemente. Muitos não sabem disso. E se o catalisador não puder ser limpo, ele deve ser substituído. Você pode realmente vender o antigo e ganhar dinheiro com ele. Aqui encontrei compradores para o meu conversor catalítico

  • kim

    Que tal descrever as fotos?
    Agora eu realmente sei que também há um filtro nos escapamentos - e você também mostra fotos dele, mas e as setas e mostra dentro e fora com setas

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