Принцип работы автомобильного катализатора

Когда мы нажимаем на педаль газа автомобиля, двигатель начинает активно сжигать топливо, и машина движется вперед. Бензин и дизельное топливо состоят из углеводородов. После сгорания выхлопные газы, состоящие из токсичных соединений, остаются, и, следовательно, попадают в окружающую среду. Во многих странах установлены предельные значения для максимальных значений выбросов. Контроль токсичных выбросов можно контролировать посредством каталитического нейтрализатора, который устанавливается между двигателем и выхлопной трубой. Катализаторы также необходимо регулярно менять. Только на этом сайте! Сдать катализатор можно уже сегодня. На нескольких автомобильных заводах эксплуатировали автомобили в нереальных условиях, чтобы сэкономить на стоимости современных выхлопных систем. Однако в дороге каталитические нейтрализаторы менее эффективно преобразуют выхлопные газы:автомобили выделяют больше загрязняющих веществ, чем во время пробного запуска. В данной статье рассмотрим, как именно очищаются выхлопные газы? И насколько хороши сегодняшние катализаторы?

Принцип работы каталитического нейтрализатора.

Катализаторы очистки выхлопных газов в автомобилях работают точно так же, как и во многих процессах химической промышленности, в которых они незаменимы. Они ускоряют химические реакции. Катализаторы помогают молекулам распадаться на составляющие, то есть на атомы. Автомобильные катализаторы обычно располагаются под автомобилем в металлическом корпусе. К нему подсоединена труба – выхлоп. В металлическом ящике находится керамический блок овальной формы, состоящий из множества квадратных туннелей. Активный материал катализатора – часто частицы из платины, палладия или других металлов – крепится к стенкам, углам и краям туннелей. Когда автомобиль находится в движении, выхлопные газы двигателя проходят через туннель. Это означает, что многие молекулы выхлопных газов контактируют с катализатором в небольшом пространстве.

Основные типы каталитических нейтрализаторов:

• двустороннее окисление. Приборы для двустороннего окисления выполняют две одновременные задачи: окисление монооксида углерода до диоксида углерода и окисление углеводородов до диоксида углерода и воды. Этот преобразователь широко используется в дизельных двигателях для снижения выбросов углеводородов и оксида углерода;
• трехкомпонентное окислительно-восстановительное устройство. Они используются в системах контроля выбросов транспортных средств в большинстве стран мира. Строгие правила выбросов от транспортных средств сделали почти обязательным использование трехходовых преобразователей на транспортных средствах с бензиновым двигателем. Эти преобразователи стали признаны одним из самых важных изобретений в истории автомобилей. Они выполняют три одновременные задачи, а именно восстановление оксидов азота до азота и кислорода, окисление моноксида углерода до диоксида углерода и окисление несгоревших углеводородов до диоксида углерода и воды;
• катализатор окисления дизельного топлива (DOC). Это устройство использует кислород в потоке выхлопных газов для преобразования моноксида углерода в диоксид углерода. Известно, что эти преобразователи работают с КПД 90%, при этом они удаляют запах дизельного топлива и уменьшают количество видимых частиц.

В чем разница между каталитическими преобразователями в бензиновых и дизельных автомобилях?

Как именно каталитические нейтрализаторы очищают выхлопные газы, зависит от того, используется ли в автомобиле бензин или дизельное топливо. В каталитических нейтрализаторах бензиновых автомобилей одновременно происходят три реакции. Поэтому его называют трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором. Как часть оксида углерода, так и несгоревшие углеводороды вступают в реакцию с кислородом с образованием диоксида углерода (CO 2). Остальной СО восстанавливает существующие оксиды азота до азота (N 2). Этот трехходовой принцип не работает с дизельными автомобилями. Это связано с тем, что дизельные двигатели работают наиболее эффективно, когда в топливо добавляется много воздуха. В этом случае концентрация кислорода в выхлопных газах настолько велика, что CO полностью реагирует с образованием CO 2, прежде чем он сможет восстановить газы NOx.

Другой технологией снижения выбросов NOx является так называемое селективное каталитическое восстановление. Второй ускоритель реакции установлен за катализатором окисления. Перед тем как выхлопные газы попадут в этот катализатор восстановления, к ним добавляют раствор мочевины. Раствор транспортируется в дополнительной цистерне на борту легкового или грузового автомобиля. Затем происходит восстановление газообразного азота: сначала мочевина распадается на аммиак (NH 3), который затем восстанавливает NO x до элементарного азота. Вместо катализатора из благородного металла для этой реакции хорошо подходят цеолиты. Это материалы с очень пористой структурой. Атомы металлов, например из меди, вводятся в цеолиты для очистки выхлопных газов. И кое-что еще в выхлопе дизеля отличается от бензина: он содержит очень высокую долю мелких частиц углерода – мелкой пыли. Она может осесть в легких и привести к респираторным заболеваниям. Каталитические нейтрализаторы автомобилей с дизельным двигателем также содержат сажевый фильтр.

Таким образом, автомобильные катализаторы помогают очистить выхлопные газы. Однако полностью вывести токсины невозможно. Катализаторы работают только при высоких температурах, около 300 градусов Цельсия. Если вы только заводите автомобиль, каталитические нейтрализаторы еще холодные, а выхлопные газы не очищены. Только после прогрева двигателя выхлопные газы практически полностью перерабатываются. Даже если каталитические нейтрализаторы эффективно преобразуют выхлопные газы в нетоксичные газы, в процессе всегда образуется парниковый газ CO2 . Есть еще одна серьезная проблема: когда газы NO x восстанавливаются до азота и кислорода, образуются небольшие количества закиси азота (N2O), то есть веселящего газа. Он более чем в 300 раз вреднее для климата, чем CO2.