Катализаторы для автомобилей, как они работают




Каталитические нейтрализаторы используют благородные металлы в качестве катализаторов для ускорения химических реакций. Это снижает вредные выбросы автомобилей.

В каждой современной машине теперь есть катализатор, но что вы действительно знаете о своем автомобиле? Например, о том, что благородные металлы помогают очищать выхлоп двигателя?

Что такое катализатор в автомобиле?

Катализатор-нейтрализатор был изобретен примерно в 1950 году Эженом Удри. Он был французским инженером-механиком. Он разработал каталитический нейтрализатор для очистки выхлопных газов автомобилей. Все современные модели автомобилей имеют такой каталитический нейтрализатор, если нужно удалить катализатор цена будет зависеть от объема работ.

Широкое использование каталитических нейтрализаторов началось примерно в 1975 году. В то время правительства начали попытки уменьшить загрязнение воздуха от автомобилей. Но тогда многие автомобили использовали этилированный бензин. Свинец (Pb) может препятствовать нормальной работе каталитического нейтрализатора. Это потому, что свинец может покрывать поверхность, которая обычно вступает в реакцию с выхлопными газами.

Что выходит из выхлопной трубы автомобиля?

Выхлоп автомобиля также называют выхлопными газами. В нем много вредных веществ. Некоторые из них более вредны, чем другие. Двигатель вашего автомобиля, вероятно, использует в качестве топлива бензин. Бензин – это углеводород. Ваша машина смешивает это топливо с воздухом перед тем, как сжечь его. Этот процесс называется горением, и он дает множество побочных химических продуктов.

Некоторые из этих побочных продуктов совершенно безопасны. Например, воздух на 78% состоит из газообразного азота (N2). Часть этого азота реагирует с кислородом во время горения. Однако большая его часть попадает в выхлопные газы двигателя в виде N2. Выхлоп двигателя также включает воду (H2O). Зимой часто можно увидеть, как из выхлопных труб капает вода.

Автомобильные двигатели также выделяют много вредных веществ. Некоторые из них могут вызвать кислотное осаждение. Так обстоит дело с диоксидом углерода (CO2), оксидами азота (NOx) и оксидами серы. Выбросы других транспортных средств могут вызвать проблемы со здоровьем, такие как сердечно-сосудистые заболевания и рак. Это касается несгоревших углеводородов, твердых частиц (частиц углерода) и летучих органических соединений (ЛОС).

Автомобильные двигатели также выделяют окись углерода (CO). Этот ядовитый газ может заменить кислород в вашем кровотоке. Если вы дышите им достаточно, он может даже задохнуться! Все это звучит очень опасно, не так ли? К счастью, каталитические нейтрализаторы помогают снизить вредные выбросы двигателя. Вот как.

Как работают каталитические нейтрализаторы?

На автомобиле каталитический нейтрализатор прикреплен к выхлопной трубе. Металлический корпус содержит керамические соты. Соты покрыты смесью платины (Pt), палладия (Pd) и родия (Rh). Эти благородные металлы хорошо сопротивляются окислению, коррозии и кислоте. Это означает, что они могут противостоять плохой погоде и всем химическим веществам, выделяемым автомобильным двигателем.

Благородные металлы в каталитических нейтрализаторах действуют как катализаторы. Катализаторы – это соединения, которые могут запускать химическую реакцию, не затрагивая самих себя. Сотовая структура внутри катализатора максимально увеличивает площадь поверхности, на которой могут происходить реакции.

Каталитические преобразователи используют в качестве катализаторов такие элементы, как платина (Pt), палладий (Pd) и родий (Rh). Сегодня около 98% всех продаваемых в мире новых автомобилей содержат каталитический нейтрализатор.

Какие химические реакции происходят в каталитическом нейтрализаторе?

Каталитические нейтрализаторы используют реакции восстановления и окисления (окислительно-восстановительные) для уменьшения вредных выбросов. Они используют катализатор восстановления, состоящий из платины и родия. Он помогает уменьшить количество оксидов азота (NOx), удаляя атомы азота из молекул оксида азота (NO и NO2). Это позволяет свободному кислороду образовывать газообразный кислород (O2). Затем атомы азота, прикрепленные к катализатору, вступают в реакцию друг с другом. Эта реакция создает газообразный азот (N2).

В современных каталитических нейтрализаторах также используются кислородные датчики. Иногда их называют лямбда-датчиками. Они контролируют, сколько дополнительного кислорода закачивается в выхлопной поток. Поддержание правильного количества кислорода делает реакции восстановления и окисления более эффективными.