каталітичний конвертер

Каталітичний конвертер-нейтралізатор (англ. Catalytic converter) - пристрій у вихлопній системі, призначене для зниження токсичності відпрацьованих газів за допомогою відновлення оксидів азоту і використання отриманого кисню для допалювання чадного газу і недогорілі вуглеводнів. Основною вимогою до успішної роботи каталізатора є стехиометрическое співвідношення палива і кисню. У хімії каталізатор - це речовина, що прискорює або викликає хімічну реакцію, але сама не входить в цю реакцію. Такими речовинами є мідь, нікель, золото, платина, паладій, родій, хром. Принцип роботи автомобільного каталізатора як раз і заснований на здатності речовин-каталізаторів до прискорення реакції.

Основні функції каталізатора

  • зниження кількості окису вуглецю у вихлопних газах;
  • зменшення рівня вуглеводнів в відпрацьованих газах;
  • зменшення або повне видалення оксидів азоту зі складу вихлопних газів. [1]

Завданням автомобільного каталітичного нейтралізатора є зниження кількості шкідливих речовин у вихлопних газах. Серед них:

  • окис вуглецю (СО) - отруйний газ без кольору і запаху (чадний газ)
  • вуглеводні (CH), також відомі як летючі органічні сполуки - один з головних компонентів смогу. утворюється за рахунок неповного згоряння палива
  • NOx (NO і NO2) - також є компонентами, що викликають утворення смогу і кислотних дощів. впливають на слизову людини [2].

Найчастіше розташований каталізатор відразу після приймальні труби, однак іноді його встановлюють прямо на приймальній трубі. Роблять це для більш швидкого прогрівання, так як ефективно працює він тільки при температурі понад 300 ° C. Однак, великий мінус такого розташування - занадто високі температури і, отже, маленький термін служби каталізатора.

Основні речовини, що виробляються при роботі двигуна, є нешкідливими. Ними є:

  • азот (N2) - повітря складається на 78% з азоту;
  • вода (H2 O);
  • вуглекислий газ (CO2) - сам по собі нешкідливий, проте вважається, що його надлишок веде до глобального потепління;

Однак процес горіння не досконалий і, крім нешкідливих речовин, при роботі двигуна виділяються токсичні і шкідливі речовини. Цими речовинами є:

  • вуглеводні (CHx) - основний компонент смогу;
  • оксиди азоту (NOx) - ще один компонент смогу;
  • окис вуглецю (CO) - отруйний газ без кольору і запаху;

Сучасні каталізатори є трикомпонентними, тобто оснащені трьома каталитическими перетворювачами, по одному на кожне речовина, кількість якого необхідно знизити. Трикомпонентний каталізатор являє собою металевий корпус з нержавіючої сталі, в якому знаходиться «стільниковий» конструкція або, рідше, конструкція типу «керамічні намистини». Стільниковий конструкція буває металевою або керамічної і покрита речовинами-каталізаторами, зазвичай це платина, родій або паладій (останнім часом на деяких моделях починають застосовувати золото, так як воно дешевше інших металів-каталізаторів). Керамічна конструкція більш поширена, так як дешевше, однак у такій конструкції є великий мінус - крихкість. Достатньо невеликого удару, щоб керамічні стільники обсипалися. В каталітичних перетворювачів використовуються два види каталізаторів: відновлює і окислювальний.

Відновлювальний каталізатор використовує платину і родій, щоб зменшити викиди оксидів азоту. Коли молекула оксиду або діоксиду азоту зустрічається з молекулами каталізатора, від неї відділяється атом азоту, вивільняючи кисень. Атом азоту же пов'язується з іншим атомом азоту, утворюючи газоподібний азот.

Окислювальний каталізатор зменшує кількість незгорілого палива і окису вуглецю шляхом їх спалювання (окислення) за допомогою платини і паладію. Цей каталізатор також допомагає оксиду вуглецю вступити в реакцію з несгоревшим киснем, утворюючи вуглекислий газ. У спрощеному вигляді ці хімічні реакції виглядають наступним чином:

Внаслідок цих реакцій токсичні шкідливі речовини CO, CHx і NOx відновлюються або окислюються в нешкідливу воду H2 O, азот N2 і вуглекислий газ CO2 [3].

Каталізатори в дизельних двигунах

Каталітичні перетворювачі дизельних двигунів погано справляються зі скороченням викидів NOx. Одна з причин в тому, що дизельні двигуни самі по собі функціонують в більш низькому температурному режимі, ніж бензинові, а перетворювачі працюють краще при нагріванні. Деякі провідні експерти в галузі «зеленого» автомобілебудування придумали нову вихлопну систему, яка допомагає виправити цей недолік. Вони впорскують водний розчин сечовини у вихлопну трубу до того, як гази досягнутий перетворювача. При цьому виникає хімічна реакція, яка зменшує кількість NOx. Карбамід. також відомий як сечовина - органічна сполука вуглецю. азоту. кисню і водню. Його можна виявити в сечі ссавців і земноводних, що і пояснює таку назву. Сечовина реагує з NOx з отриманням азоту і водяної пари, знижуючи кількість оксидів азоту в вихлопних газах більш ніж на 90 відсотків. [2]