Како функционише аутомобилски каталитички претварач?

Током рада мотора са унутрашњим сагоревањем у атмосферу се испуштају издувни гасови, који нису само један од главних узрока загађења ваздуха, већ и један од узрока многих болести.

Ови гасови, који излазе из издувних система возила, састоје се од изузетно штетних елемената, због чега су модерни аутомобили опремљени посебним издувним системом, у којем је катализатор увек присутан.

Каталитички претварач уништава штетне молекуле у издувним гасовима и чини их што безбеднијим за људе и животну средину.

Шта је катализатор?

Каталитички претварач је врста уређаја чији је главни задатак смањење штетних емисија издувних гасова аутомобилских мотора. Структура катализатора је једноставна. Ово је метални контејнер који се уграђује у издувни систем аутомобила.

У резервоару су две цеви. „Улаз“ претварача повезан је са мотором и кроз њега улазе издувни гасови, а „излаз“ је повезан са резонатором издувног система возила.

Када издувни гасови из мотора уђу у катализатор, у њему се одвијају хемијске реакције. Они уништавају штетне гасове и претварају их у нешкодљиве гасове који се могу испустити у животну средину.

Које су компоненте каталитичког претварача?

Да би било мало јасније како функционише аутомобилски каталитички претварач, размотримо који су његови главни елементи. Не улазећи у детаље, навешћемо само главне елементе од којих је изграђен.

Супстрат

Супстрат је унутрашња структура катализатора на коју су пресвучени катализатор и племенити метали. Постоји неколико врста супстрата. Њихова главна разлика је материјал од којег су направљени. Најчешће је то инертна супстанца која стабилизује активне честице на својој површини.

Покривеност

Активни катализаторски материјал се обично састоји од глинице и једињења као што су церијум, цирконијум, никл, баријум, лантан и други. Сврха премаза је да прошири физичку површину подлоге и служи као подлога на коју се таложе племенити метали.

Племенити метали

Племенити метали присутни у каталитичком претварачу служе за спровођење изузетно важне каталитичке реакције. Често коришћени племенити метали су платина, паладијум и родијум, али је последњих година велики број произвођача почео да користи злато.

Корпус

Кућиште је спољашњи омотач уређаја и садржи супстрат и друге елементе катализатора. Материјал од којег се обично прави кућиште је нерђајући челик.

Пипес

Цеви повезују катализатор возила са издувним системом возила и мотором. Израђени су од нерђајућег челика.

Како функционише аутомобилски каталитички претварач?

За рад мотора са унутрашњим сагоревањем важно је да се у његовим цилиндрима одвија стабилан процес сагоревања смеше ваздух-гориво. Током овог процеса настају штетни гасови као што су угљен моноксид, азотни оксиди, угљоводоници и други.

Ако аутомобил нема каталитички претварач, сви ови изузетно штетни гасови, након испуштања у издувни колектор из мотора, проћи ће кроз издувни систем и директно ући у ваздух који удишемо.

Ако возило има каталитички претварач, издувни гасови ће тећи од мотора до пригушивача кроз саће подлоге и реаговати са племенитим металима. Као резултат хемијске реакције, штетне материје се неутралишу, а само нешкодљиви издувни гасови, углавном угљен-диоксид, улазе у околину из издувног система.

Из часова хемије знамо да је катализатор супстанца која изазива или убрзава хемијску реакцију без утицаја на њу. Катализатори учествују у реакцијама, али нису ни реактанти ни производи каталитичке реакције.

Постоје две фазе кроз које пролазе штетни гасови у катализатору: редукција и оксидација. Како то ради?

Када радна температура катализатора достигне 500 до 1200 степени Фахренхеита или 250-300 степени Целзијуса, дешавају се две ствари: редукција и одмах након тога реакција оксидације. Ово звучи мало компликовано, али заправо значи да молекули супстанце истовремено губе и добијају електроне, што мења њихову структуру.

Смањење (апсорпција кисеоника) које се дешава у катализатору има за циљ претварање азотног оксида у еколошки прихватљив гас.

Како аутомобилски катализатор ради у фази опоравка?

Када азот-оксид из издувних гасова аутомобила уђе у катализатор, платина и родијум у њему почињу да делују на разградњу молекула азот-оксида, претварајући штетни гас у потпуно нешкодљив.

Шта се дешава током фазе оксидације?

Други корак који се дешава у катализатору назива се реакција оксидације, у којој се неизгорени угљоводоници мешањем са кисеоником (оксидација) претварају у угљен-диоксид и воду.

Реакције које се одвијају у катализатору мењају хемијски састав издувних гасова, мењајући структуру атома од којег су направљени. Када молекули штетних гасова пређу из мотора у катализатор, он их разлаже на атоме. Атоми се пак рекомбинују у молекуле у релативно безопасне супстанце као што су угљен-диоксид, азот и вода, а издувним системом се испуштају у животну средину.

Главни типови каталитичких претварача који се користе у бензинским моторима су два: двосмерни и тросмерни.

Билатерални

Двострани (двострани) катализатор истовремено обавља два задатка: оксидира угљен-моноксид у угљен-диоксид и оксидира угљоводонике (неизгорело или делимично сагорело гориво) у угљен-диоксид и воду.

Ова врста аутомобилског катализатора користила се у дизел и бензинским моторима за смањење штетних емисија угљоводоника и угљен-моноксида до 1981. године, али пошто није могао да претвори азотне оксиде, после 81. године замењен је тросмерним катализаторима.

Тросмерни редокс каталитички претварач

Ова врста аутомобилског катализатора, како се испоставило, представљена је 1981. године, а данас је инсталирана на свим модерним аутомобилима. Тросмјерни катализатор истовремено обавља три задатка:

• редукује азотни оксид у азот и кисеоник;
• оксидира угљен-моноксид у угљен-диоксид;
• оксидира неизгорене угљоводонике у угљен-диоксид и воду.

Пошто овај тип катализатора обавља и редукционе и оксидационе кораке катализе, он свој задатак обавља са ефикасношћу до 98%. То значи да ако је ваш аутомобил опремљен таквим катализатором, он неће загађивати животну средину штетним емисијама.

Врсте катализатора у дизел моторима

За дизел возила, донедавно један од најчешће коришћених каталитичких претварача био је катализатор оксидације дизел (ДОЦ). Овај катализатор користи кисеоник у издувном току да претвори угљен-моноксид у угљен-диоксид, а угљоводоници у воду и угљен-диоксид. Нажалост, ова врста катализатора је ефикасна само 90% и успева да елиминише мирис дизела и смањи видљиве честице, али није ефикасна у смањењу емисије НО к.

Дизел мотори емитују гасове који садрже релативно висок ниво честица (чађи), која се састоји углавном од елементарног угљеника, са којим ДОЦ катализатори не могу да се изборе, па се честице морају уклонити помоћу такозваних филтера за честице (ДПФ).

Како се одржавају катализатори?

Да бисте избегли проблеме са катализатором, важно је знати да:

• Просечни животни век катализатора је око 160000 XNUMX км. Након што пређете ову удаљеност, морате размотрити замену претварача.
• Ако је возило опремљено катализатором, не би требало да користите оловно гориво, јер то смањује ефикасност катализатора. Једино погодно гориво у овом случају је безоловно.

Несумњиво су благодати ових уређаја за животну средину и наше здравље огромне, али поред својих предности имају и своје недостатке.

Један од највећих недостатака им је што раде само на високим температурама. Другим речима, када започнете аутомобил, каталитички претварач готово ништа не смањује емисију издувних гасова.

Ефикасно почиње да делује тек након што се издувни гасови загреју на 250-300 степени Целзијуса. Због тога су неки произвођачи аутомобила предузели кораке за решавање овог проблема приближавањем катализатора мотору, што с једне стране побољшава перформансе уређаја, али скраћује животни век, јер га близина мотора излаже врло високим температурама.

Последњих година одлучено је да се катализатор постави испод сувозачевог седишта на удаљеност која ће му омогућити ефикаснији рад без излагања високим температурама мотора.

Други недостаци катализатора су често зачепљење и сагоревање колача. До сагоревања обично долази услед уласка несагорелог горива у издувни систем који се пали у доводу катализатора. До зачепљења најчешће долази услед лошег или неодговарајућег бензина, нормалног хабања, начина вожње итд.

То су врло мали недостаци у позадини огромних користи које имамо од употребе аутомобилских катализатора. Захваљујући овим уређајима, штетне емисије из аутомобила су ограничене.

Неки критичари тврде да је угљен-диоксид такође штетна емисија. Сматрају да у аутомобилу катализатор није потребан, јер такве емисије повећавају ефекат стаклене баште. У ствари, ако аутомобил нема катализатор и емитује угљен-моноксид у ваздух, овај оксид ће се сам претворити у угљен-диоксид у атмосфери.

Ко је измислио катализатор?

Иако су се катализатори масовно појављивали тек крајем 1970-их, њихова историја започела је много раније.

Оцем катализатора се сматра француски хемијски инжењер Јуџин Гудри, који је 1954. године патентирао свој проналазак под називом „Издувни каталитички конвертор”.

Пре овог проналаска, Гоодри је изумео каталитичко крековање, у којем се велике сложене органске хемикалије одвајају у нешкодљиве производе. Затим је експериментисао са различитим врстама горива, циљ му је био да буде чистији.

Стварна употреба катализатора у аутомобилима догодила се средином 1970-их, када су уведени строжи прописи о контроли емисија који захтевају уклањање олова из издувних гасова из неквалитетног бензина.

Питања и одговори:

Како проверити присуство катализатора на аутомобилу? Да бисте то урадили, само погледајте испод аутомобила. Поред главног пригушивача и малог пригушивача (резонатора који се налази испред издувног система), катализатор је још једна сијалица.

Где је катализатор у ауту? Пошто катализатор мора да ради у условима високе температуре, он се налази што је могуће ближе издувном колектору. Налази се испред резонатора.

Шта је катализатор у аутомобилу? Ово је катализатор - додатна сијалица у издувном систему. Испуњена је керамичким материјалом чије је саће прекривено племенитим металом.