عملکرد اتوکاتالیست
در شیمی به موادی به عنوان کاتالیزور گفته می شود که انرژی فعال سازی را برای انجام واکنش کاهش می دهد و در نتیجه سرعت واکنش افزایش می یابد اما بر عملکرد تأثیر نمی گذارد. سیر واکنش شیمیایی کاتالیز شده نامیده می شود کاتالیزور تعیین شده است. خود مبدل کاتالیزوری در لوله اگزوز خودرو تعبیه شده است. این شامل یک بدنه سرامیکی است که توسط یک ژاکت ورق فلزی احاطه شده است. بدنه سرامیکی دارای کانال های ظریفی در جهت طولی به سمت اگزوز است.
کانال های سرامیک لانه زنبوری ضد گاز با یک لایه میانی از اکسید آلومینیوم ارائه شده است. کاتالیزور واقعی یعنی فلزات گرانبها پلاتین، رودیوم و پالادیوم بر روی این لایه اعمال می شود که از طریق اثرات آن واکنش های شیمیایی انجام می شود.
لایه میانی اکسید علاوه بر چسبندگی بهتر، سطح فعال کاتالیستی را تا 20000 افزایش می دهد.
متر
2
در هر لیتر حجم کاتالیزور
به طور متوسط 1-2 گرم فلز گرانبها برای هر خودرو برای مبدل کاتالیزوری مورد نیاز است که باید قبل از اسقاط بازیافت شود. 1-2 گرم پلاتین حدود 20000 متر مکعب گاز خروجی را سم زدایی می کند. این تقریباً مقدار دود اگزوزی است که یک خودرو در هر 100000 کیلومتر تولید می کند.
مشکل تمیز کردن گازهای خروجی ناشی از تنوع زیاد گازهای خروجی (اکسیدهای نیتروژن، هیدروکربن ها، مونوکسید کربن) است.
با مبدل کاتالیزوری ساده غیرقابل تنظیم، که امروزه عمدتاً در خودروهای قدیمی به روز می شود، مونوکسید کربن و هیدروکربن ها تجزیه می شوند. از طرف دیگر NOx (اکسیدهای نیتروژن) کمتر تجزیه می شوند.
بهترین تمیز کردن گازهای خروجی با یک مبدل کاتالیزوری سه طرفه تنظیم شده به دست می آید. این می تواند واکنش های زیر را در گازهای خروجی تسریع کند:
- کاهش اکسیدهای نیتروژن به نیتروژن، به عنوان مثال. به عنوان مثال.:
2 NO + 2 CO
→ن
2
+ 2 CO
2
یا
سی
8اچ
18
+ 27 NO
→
13.5N
2
+ 8 CO
2
+ 9 ساعت
2
O
- اکسیداسیون مونوکسید کربن بسیار سمی به دی اکسید کربن غیر سمی
2 CO + O
2
→
2CO
2
- اکسیداسیون هیدروکربن های نسوخته به بخار آب و دی اکسید کربن
2c
8
اچ
18
+ 25 O
2
→
16CO
2
+ 18 ساعت
2
O
سه جزء مهم آلاینده توسط مبدل کاتالیزوری سه طرفه تجزیه می شوند. پس z. ب. نسبت NOx در هر متر مکعب گاز خروجی با کاتالیزور به 50-400 میلی گرم.
مبدل های کاتالیزوری سه طرفه از یک پروب به نام لامبدا برای اندازه گیری ترکیب گاز خروجی و تنظیم هوای مورد نیاز برای احتراق استفاده می کنند تا به مطلوب ترین مخلوط بنزین/هوا برای کامل ترین احتراق ممکن هیدروکربن ها دست یابند. در بنزین لامبدا اصطلاحی است که در فناوری احتراق استفاده می شود و نسبت سوخت به هوا را توصیف می کند. لامبدا = 1 به معنای استفاده از مقادیر استوکیومتری است.
پروب لامبدا بین موتور و مبدل کاتالیزوری متصل است (شکل 3). سطح اکسیژن نسوخته را در گازهای خروجی اندازه گیری می کند. در صورت کمبود اکسیژن، CO و هیدروکربن ها به اندازه کافی تبدیل نمی شوند، در حالی که اگر هوای اضافی وجود داشته باشد، اکسیدهای نیتروژن به اندازه کافی تجزیه نمی شوند.
اکسیژن زیاد کاتالیزور را بی اثر می کند زیرا اکسیژن کل سطح کاتالیزور را اشغال می کند. اگر کاوشگر لامبدا مقدار زیادی اکسیژن را در گازهای خروجی اندازه گیری کند، هوای موجود در کاربراتور را از طریق یک سیستم کنترل کاهش می دهد.
نحوه عملکرد سطح پلاتین برای اکسیداسیون مونوکسید کربن در سال های اخیر با استفاده از مدرن ترین روش های آنالیز مورد بررسی قرار گرفته است. اکسیژن مولکولی جذب شده و به هر دو اتم تقسیم می شود. اکنون اکسیژن اتمی می تواند با مونوکسید کربن موجود در سطح کاتالیزور ترکیب شود و دی اکسید کربن تشکیل دهد.
(CO
2
)
واکنش نشان می دهد، که سپس از طریق اگزوز منتشر می شود.
یک مبدل کاتالیزوری سه طرفه حدود 90 درصد از آلاینده ها را از بین می برد.
حتی اگر گازهای خطرناک برای محیط زیست مونوکسید کربن، اکسیدهای نیتروژن و هیدروکربن ها حذف شوند، گازهای خروجی عاری از آلاینده نیستند، بلکه آلودگی کمتری دارند.