Химики случайно открыли способ превратить углекислый газ в этанол

Превращение загрязнения в ТОПЛИВО: химики случайно открывают способ превращения диоксида углерода в этанол

• Катализатор состоит из частиц меди, заключенных в углеродные штыри
• При подаче напряжения катализатор запускает сложную химическую реакцию
• Он преобразует диоксид углерода в воде непосредственно в этанол
• Его можно использовать для хранения избыточной электроэнергии от ветра и солнечной энергии

Автор: Shivali Best For Mailonline

Опубликовано: 12:09 GMT, 19 октября 2016 г. | Обновлено: 22:05 GMT, 19 октября 2016 г.

В прошлом году почти 38.2 миллиарда тонн углекислого газа было выброшено в воздух в результате сжигания ископаемого топлива, такого как уголь и нефть.

Но ученые придумали способ превратить газ в более полезный продукт — этанол.

Исследователи случайно наткнулись на простую реакцию, но если бы процесс можно было довести до промышленных масштабов, это могло бы помочь уменьшить последствия глобального потепления.

Прокрутите вниз, чтобы увидеть видео

В прошлом году почти 38,2 миллиарда тонн углекислого газа было выброшено в воздух в результате сжигания ископаемого топлива, такого как уголь и нефть (стоковое изображение).Но ученые, возможно, придумали способ превратить газ в более полезный продукт — этанол

КАТАЛИЗАТОР

Исследователи создали катализатор — вещество, которое увеличивает скорость химической реакции — из углерода, меди и азота. .

Когда было приложено напряжение, катализатор вызвал сложную химическую реакцию, которая, по сути, полностью изменила процесс горения.

С помощью катализатора раствор диоксида углерода в воде превратился в этанол с выходом 63%.

Без катализатора реакция этого типа обычно приводит к смешению нескольких различных продуктов в небольших количествах.

Что делает новый катализатор уникальным, так это его наноразмерная структура, состоящая из частиц меди, заключенных в углеродные иглы.

Эта новая текстура позволяет избежать использования дорогих или редких металлов и сделать масштабирование катализатора реальной целью.

Ученые из Национальной лаборатории Ок-Ридж при Министерстве энергетики разработали электрохимический процесс, в котором используются крошечные шипы углерода и меди для превращения двуокиси углерода, парникового газа, в этанол.

Доктор Адам Рондиноне, ведущий автор исследования, сказал: «Мы случайно обнаружили, что этот материал работает.

«Мы пытались изучить первую стадию предложенной реакции, когда мы поняли, что катализатор выполняет всю реакцию самостоятельно».

«Вы можете использовать его [этанол] в существующем автопарке прямо сейчас, без изменений», — добавил он.

Исследователи создали катализатор — вещество, которое увеличивает скорость химической реакции — из углерода, меди и азота.

Когда было приложено напряжение, катализатор вызвал сложную химическую реакцию, которая, по сути, полностью изменила процесс горения.

С помощью катализатора раствор диоксида углерода в воде превратился в этанол с выходом 63%.

Без катализатора реакция этого типа обычно приводит к смешению нескольких различных продуктов в небольших количествах.

Д-р Рондиноне сказал: «Мы берем углекислый газ, побочный продукт сгорания, и с очень высокой селективностью отодвигаем эту реакцию горения в обратном направлении в пользу полезного топлива.

«Этанол стал неожиданностью — чрезвычайно сложно сразу перейти от диоксида углерода к этанолу с одним катализатором».

Что делает новый катализатор уникальным, так это его наноразмерная структура, состоящая из частиц меди, заключенных в углеродные иглы.

Что делает новый катализатор уникальным, так это его наноразмерная структура, состоящая из частиц меди, встроенных в углеродные иглы. Эта новая текстура позволяет избежать использования дорогих или редких металлов и сделает масштабирование катализатора реалистичной целью.

Эта новая текстура позволяет избежать использования дорогих или редких металлов и сделает масштабирование катализатора реальной задачей.

Доктор Рондиноне сказал: «Используя обычные материалы, но используя нанотехнологии, мы выяснили, как ограничить побочные реакции и в итоге получить то, что нам нужно».

Комбинация недорогих материалов и возможность использовать катализатор при комнатной температуре в воде означает, что этот подход может быть расширен для промышленных применений.

Теперь исследователи планируют усовершенствовать свой подход для повышения общей производительности и дальнейшего изучения свойств и поведения катализатора.

Например, этот процесс можно использовать для хранения избыточной электроэнергии, вырабатываемой ветровыми и солнечными источниками энергии.

Г-н Рондиноне добавил: «Такой процесс позволит вам потреблять дополнительную электроэнергию, когда ее можно будет производить и хранить в виде этанола.

«Это могло бы помочь сбалансировать сеть, снабжаемую периодически возобновляемыми источниками».

Теперь исследователи планируют усовершенствовать свой подход для повышения общей производительности и дальнейшего изучения свойств и поведения катализатора.

Поделитесь или прокомментируйте эту статью:

Для чего нужен катализатор в автомобиле

Устройство катализатора

Рекомендации по эксплуатации катализатора

Сколько стоит сдать катализатор | Дорого сдать катализатор, прием и скупка катализаторов БУ дорого

Вам поставили диагноз «забитый катализатор»? Не спешите выбрасывать его, ведь даже старый катализатор дорого стоит. Ваш автомобиль наделен особой деталью, которая содержит сплав из драгоценных металлов: платина, палладий и родий.

Как возникают проблемы с катализатором?

Собственники авто чаще всего описывают похожую историю: «Сначала двигатель теряет мощность на больших оборотах, а расход топлива существенно растет. Далее мощность снижается на средних оборотах, а потом двигатель не заводится. Сопровождается это характерными запахами в салоне и грязным выхлопом».

Каталитический нейтрализатор или катализатор – это элемент выхлопной системы автомобиля, созданный для очистки токсичных газов двигателя внутреннего сгорания. Устройство состоит из множества сот, которые фильтруют вредные газы. Подробнее о том, из чего состоит катализатор, мы писали ТУТ. Со временем соты забиваются, что ведет к неисправности катализатора.

Поэтому симптомы забитого катализатора у многих похожи.

Как решить проблему с катализатором?

В автосервисе вам предложат несколько вариантов решения проблемы. Удалять ли катализатор совсем или покупать новый – определять только вам. Перед принятием решения следует ознакомиться с устройством пламегасителя и других альтернатив, чтобы понимать все риски. О плюсах и минусах пламегасителя вы можете ознакомиться ТУТ .

В любом случае ремонтные работы требуют финансовых вложений. А покупка нового катализатора дорогостоящая затрата, даже для отечественных автомобилей.

При удалении катализатора у каждого автовладельца есть шанс заработать деньги. Для этого нужно сдать вырезанный катализатор в пункт приёма отработанных каталитических нейтрализаторов, работающий по справедливой системе расчета и направляющий катколлекторы на последующую переработку.

В чем заключается справедливость? В отсутствии цен, взятых «с потолка». Чтобы узнать, сколько стоит ваш катализатор, необходимо произвести ряд проб и выяснить точное количество содержащихся в нем драгоценных металлов, которые можно извлечь. Фиксированная цена катализатора за 1 кг не принесет вам выгоды, но и обогатит пункт приема.

Компания Sdaykat имеет в своем штате специалистов, готовых осуществить бесплатный выезд для проведения анализа на месте, используя мобильную лабораторию.

Почему катализатор нельзя выбрасывать?

Накапливая токсичные вещества за весь срок жизни, выброшенный «на мусорку» катализатор будет разлагаться столетиями и отравлять окружающую среду. В обычных пунктах металлолома стоит запрет на приём катализаторов, так как под воздействием высоких температур ядовитые элементы быстро освободятся и нанесут непоправимый вред всем находящимся рядом людям.

Помимо этого не нужно забывать о ценных металлах, которые находятся в катализаторе. Их можно и нужно вторично использовать, как и другие пригодные части.

Сколько стоит сдать катализатор в Sdaykat

Цена катализатора индивидуальна и складывается из многих факторов:

— вид катализатора;

— завод-производитель;

— в каком виде находится катализатор;

— количество драгоценных металлов в катализаторе;

— курс Лондонской биржи цветных металлов на день приема катализатора;

Всё это можно выяснить только при визуальном осмотре и проведении тщательного анализа. Это не отнимет у вас много времени, зато принесет дополнительный доход.

Вам нужно оставить заявку на сайте или позвонить по номеру телефона, чтобы назначить время и место встречи со специалистом Sdaykat. Дождаться результатов анализа и получить расчет в тот же день.

Всего лишь 15 минут вашего времени принесут вам деньги, которых иногда хватает на покупку нового катализатора взамен старого.

Как работает автомобильный каталитический нейтрализатор?

Во время работы двигателя внутреннего сгорания в атмосферу выбрасываются отработанные газы, которые не только являются одной из основных причин загрязнения воздуха, но и одной из причин многих заболеваний.

Эти газы, которые выходят из выхлопных систем транспортных средств, состоят из чрезвычайно вредных элементов, поэтому современные автомобили оснащаются особенной системой выхлопа, в которой обязательно присутствует катализатор.

Каталитический нейтрализатор разрушает вредные молекулы выхлопных газов и делает их максимально безопасными для людей и окружающей среды.

Что такое катализатор?

Каталитический нейтрализатор представляет собой тип устройства, основной задачей которого является снижение вредных выбросов от выхлопных газов автомобильных двигателей. Устройство катализатора простое. Это металлическая емкость, которая установлена в выхлопной системе автомобиля.

В емкости есть две трубы. «Вход» преобразователя соединен с двигателем, и через него поступают выхлопные газы, а «выход» соединяется с резонатором выхлопной системы автомобиля.

Когда выхлопные газы двигателя попадают в катализатор, в нем происходят химические реакции. Они разрушают вредные газы и превращают их в безопасные, которые можно выбрасывать в окружающую среду.

Из каких элементов состоит каталитический нейтрализатор?

Чтобы было немного понятнее, как работает автомобильный каталитический нейтрализатор, рассмотрим, каковы его основные элементы. Не вдаваясь в подробности, перечислим только основные элементы, из которых он построен.

Подложка

Подложка представляет собой внутреннюю структуру катализатора, на которую наносятся покрытие катализатора и драгоценные металлы. Существует несколько типов подложек. Их основное отличие — материал, из которого изготавливается. Чаще всего это инертное вещество, которое стабилизирует на его поверхности активные частицы.

Покрытие

Активный материал катализатора обычно состоит из диоксида алюминия и таких соединений, как церий, цирконий, никель, барий, лантан и другие. Цель покрытия — расширить физическую поверхность подложки и служить в качестве основы, на которую наносятся драгоценные металлы.

Драгоценные металлы

Драгоценные металлы, присутствующие в каталитическом нейтрализаторе, служат для проведения чрезвычайно важной каталитической реакции. Обычно используемые драгоценные металлы — это платина, палладий и родий, но в последние годы большое количество производителей начали использовать золото.

Корпус

Корпус представляет собой внешнюю оболочку устройства и содержит подложку и другие элементы катализатора. Материал, из которого обычно делают корпус — нержавеющая сталь.

Трубы

Трубы соединяют каталитический нейтрализатор автомобиля с выхлопной системой автомобиля и двигателем. Они сделаны из нержавеющей стали.

Как работает автомобильный каталитический нейтрализатор?

Для работы двигателя внутреннего сгорания важно, чтобы в его цилиндрах происходил стабильный процесс сгорания воздушно-топливной смеси. Во время этого процесса образуются вредные газы, такие как оксид углерода, оксиды азота, углеводороды и другие.

Если в автомобиле нет каталитического нейтрализатора, все эти чрезвычайно вредные газы после выброса в выпускной коллектор из двигателя будут проходить через выхлопную систему и будут попадать непосредственно в воздух, которым мы дышим.

Если транспортное средство имеет каталитический нейтрализатор, выхлопные газы будут проходить от двигателя к глушителю через соты подложки и вступать в реакцию с драгоценными металлами. В результате химической реакции вредные вещества нейтрализуются, и из выхлопной системы в окружающую среду попадает лишь безвредный выхлоп, состоящий в большей степени из углекислого газа.

Из уроков химии мы знаем, что катализатор — это вещество, которое вызывает или ускоряет химическую реакцию, не влияя на нее. Катализаторы участвуют в реакциях, но не являются ни реагентами, ни продуктами каталитической реакции.

Есть две стадии, через которые проходят вредные газы в катализаторе: восстановление и окисление. Как это работает?

Когда рабочая температура катализатора достигает от 500 до 1200 градусов по Фаренгейту или 250-300 градусов по Цельсию, происходят две вещи: восстановление, и сразу после этого реакция окисления. Это звучит немного сложно, но на самом деле это означает, что молекулы вещества одновременно теряют и получают электроны, из-за чего меняется их структура.

Восстановление (поглощение кислорода), которое происходит в катализаторе, направлено на превращение оксида азота в экологически чистый газ.

Как работает автомобильный катализатор на стадии восстановления?

Когда закись азота из выхлопных газов автомобиля попадает в катализатор, платина и родий в нем начинают воздействовать на разложение молекул оксида азота, превращая вредный газ в совершенно безвредный.

Что происходит на стадии окисления?

Вторая стадия, которая происходит в катализаторе, называется реакцией окисления, в которой не сгоревшие углеводороды превращаются в диоксид углерода и воду путем смешивания с кислородом (окисление).

Реакции, которые происходят в катализаторе, изменяют химический состав выхлопных газов, изменяя структуру атомом, из которых они состоят. Когда молекулы вредных газов переходят из двигателя в катализатор, он разделяет их на атомы. Атомы, в свою очередь, рекомбинируют в молекулы в относительно безвредные вещества, такие как диоксид углерода, азот и вода, и выбрасываются в окружающую среду через выхлопную систему.

Основными типами каталитических нейтрализаторов, используемых в бензиновых двигателях, являются два: двухсторонний и трехходовой.

Двусторонний

Двустенный (двухсторонний) катализатор одновременно выполняет две задачи: окисляет окись углерода до двуокиси углерода и окисляет углеводороды (не сгоревшее или частично сгоревшее топливо) до двуокиси углерода и воды.

Этот тип автомобильного катализатора использовался в дизельных и бензиновых двигателях для снижения вредных выбросов углеводородов и окиси углерода до 1981 года, но поскольку он не мог преобразовывать оксиды азота, после 81 года его заменили трехкомпонентными катализаторами.

Трехходовой окислительно-восстановительный каталитический нейтрализатор

Этот тип автомобильного катализатора, как выяснилось, был представлен в 1981 году, и сегодня его устанавливают на все современные автомобили. Трехходовой катализатор выполняет три задачи одновременно:

• восстанавливает оксид азота до азота и кислорода;
• окисляет окись углерода до двуокиси углерода;
• окисляет не сгоревшие углеводороды до углекислого газа и воды.

Поскольку этот тип каталитического нейтрализатора выполняет обе стадии катализа — восстановление и окисление, он выполняет свою задачу с эффективностью до 98%. Это означает, что если ваш автомобиль оснащен таким каталитическим нейтрализатором, он не будет загрязнять окружающую среду вредными выбросами.

Типы катализаторов в дизельных двигателях

Для дизельных автомобилей до недавнего времени одним из наиболее часто используемых каталитических нейтрализаторов был дизельный катализатор окисления (DOC). Этот катализатор использует кислород в потоке выхлопных газов для преобразования оксида углерода в диоксид углерода и углеводородов в воду и диоксид углерода. К сожалению, этот тип катализатора эффективен только на 90%, и ему удается устранить запах дизеля и уменьшить видимые частицы, но он не эффективен для снижения выбросов NO x.

Дизельные двигатели выделяют газы, которые содержат относительно высокий уровень твердых частиц (сажи), который состоит в основном из элементарного углерода, с которым катализаторы DOC не могут справиться, поэтому частицы должны быть удалены с помощью так называемых сажевых фильтров (DPF).

Как обслуживаются катализаторы?

Чтобы не было проблем с катализатором, важно знать, что:

• Средний срок службы катализатора составляет около 160000 км. Проехав это расстояние, вам нужно подумать о замене преобразователя.
• Если автомобиль оснащен каталитическим нейтрализатором, вы не должны использовать этилированное топливо, так как оно снижает эффективность катализатора. Единственное подходящее топливо в этом случае — неэтилированное.

Несомненно, преимущества этих устройств для окружающей среды и нашего здоровья огромны, но в дополнение к их преимуществам у них есть и свои недостатки.

Одним из их самых больших недостатков является то, что они работают только при высоких температурах. Другими словами, когда вы заводите автомобиль, каталитический нейтрализатор почти ничего не делает для уменьшения выхлопных газов.

Он начинает работать эффективно только после того, как выхлопные газы нагреваются до 250-300 градусов по Цельсию. Вот почему некоторые производители автомобилей предприняли шаги для решения этой проблемы путем перемещения катализатора ближе к двигателю, что, с одной стороны, улучшает производительность устройства, но сокращает его срок службы, поскольку его близость к двигателю подвергает его воздействию очень высоких температур.

В последние годы было решено разместить каталитический нейтрализатор под сиденьем пассажира на расстоянии, которое позволит ему работать более эффективно, не подвергаясь воздействию высоких температур двигателя.

Другими недостатками катализаторов являются частое засорение и обжиг пирога. Выгорание обычно происходит из-за не сгоревшего топлива, попадающего в выхлопную систему, которое воспламеняется в подаче катализатора. Засорение чаще всего происходит из-за плохого или неподходящего бензина, естественного износа, стиля вождения и т.д.

Это очень небольшие недостатки на фоне огромных преимуществ, которые мы получаем от использования автомобильных катализаторов. Благодаря этим устройствам ограничиваются вредные выбросы, производимые автомобилями.

Некоторые критики утверждают, что углекислый газ — тоже вредный выброс. Они считают, что катализатор в автомобиле не нужен, так как из-за таких выбросов усиливается парниковый эффект. На самом деле, если автомобиль не имеет каталитического нейтрализатора и выделяет угарный газ в воздух, этот оксид сам превратится в углекислый газ в атмосфере.

Кто изобрел катализатор?

Хотя катализаторы массово не появлялись до конца 1970-х годов, их история началась намного раньше.

Отцом катализатора считается французский инженер — химик Евгений Гудри, который в 1954 году запатентовал свое изобретение под названием «Каталитический нейтрализатор выхлопных газов».

До этого изобретения Гудри изобрел каталитический крекинг, в котором крупные сложные органические химические вещества разделяются на безвредные продукты. Затем он экспериментировал с различными видами топлива, его целью было сделать его более чистым.

Фактическое применение катализаторов в автомобили имело место в середине 1970-х годов, когда были введены более строгие правила контроля выбросов, требующие удаления свинца из выхлопа из-за некачественного бензина.

4.9 / 5 ( 41 голос )

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ

Услуги по замене и ремонту катализаторов

Катализатор представляет собой важный элемент выхлопной системы, отвечающий за очистку выхлопных газов перед их выбросом в атмосферу. Важнейшей функцией каталитического нейтрализатора является преобразование токсичных отработанных газов в вещества, безвредные для окружающей среды и человека.
От качества и исправности катализатора зависит степень чистоты выхлопа, поэтому замена и ремонт катализатора являются существенной частью работ по обслуживанию автомобилей любых марок.

Особенности функционирования катализатора

Конструкция катализатора состоит из прочной металлической или керамической основы и слоя редких металлов, которые выполняют каталитические функции и раскладывают выхлопную смесь на отдельные соединения. Применением данных материалов объясняется высокая цена катализатора.
Многие современные автомобили оснащаются несколькими катализаторами для более эффективного преобразования различных видов вредных веществ.

Основные функции катализатора:
•    снижение количества окиси углерода, углеводородов и других вредных соединений в отработавших выхлопных газах;
•    уменьшение концентрации или полное удаление из выхлопных газов оксидов азота;
•    снижение температуры отработанных газов;
•    снижение общего уровня шума в выхлопной системе.

Выполненные в случае необходимости замена и ремонт катализатора позволяют снизить температуры, воздействию которых подвергается выхлопная система, и повысить срок службы ее элементов.

Возможные неисправности катализаторов автомобиля

Ресурс катализатора определяется пробегом транспортного средства. Многие производители автомобилей рекомендуют заменять катализатор уже через 100 тыс. км.

Основные причины выхода катализатора из строя:
•    естественный износ при большом пробеге автомобиля;
•    механические повреждения в ходе эксплуатации;
•    использование некачественного топлива;
•    применение неподходящих присадок для топлива;
•    попадание топлива, охлаждающей жидкости или масла в выхлопную систему.

К признакам необходимости замены и ремонта катализатора относят:
•    снижение мощности автомобиля;
•    плавающие обороты при холостом режиме функционирования двигателя;
•    повышение шума при движении автомобиля;
•    увеличение расхода топлива.

Сложная и мелкая сотовая конструкция устройства затрудняет проведение замены и ремонта катализатора и часто приводит к необходимости установки новой детали.

Работы по обслуживанию и установке новых катализаторов

Список услуг автосервиса «Мистер Мотор» включает проведение работ по удалению и замене вышедших из строя катализаторов. Перед установкой нового катализатора выполняется всесторонний осмотр топливной, выхлопной систем и двигателя автомобиля.

Основные варианты замены и ремонта катализатора:
•    замена на оригинальный новый катализатор;
•    замена на универсальный и менее дорогостоящий аналог;
•    замена на пламегаситель – процедура предусматривает удаление неисправного катализатора и установку пламегасителя на основе корпуса катализатора. Пламегасители отличаются надежностью, долговечностью и невысокой ценой, но подходят не для всех автомобилей.

После осмотра автомобиля специалисты автосервиса определяют оптимальный способ замены или ремонта катализатора для каждой модели. Все необходимые работы по обслуживанию выхлопной системы выполняются оперативно и по приемлемым ценам.

Что такое катализатор: когда нужна его замена

Многие автолюбители наверняка слышали про каталитический нейтрализатор (или просто про катализатор) и о том, какую функцию он выполняет в работе выхлопной системы, и автомобиля – в целом. Однако, о его расположении и подробное описание знает не каждый. Ниже постараемся разложить все по «полочкам»: рассмотрим терминологию, предназначение и меры, которые необходимы при его неисправности. Итак, что такое катализатор?

Терминология, принцип действия, конструкция

Что такое катализатор? Каталитический нейтрализатор – один из важнейших узлов, который входит в состав системы выхлопа. Задача данного элемента выхлопа заключается в снижении вредных веществ, которые в виде отработанных газов выходят в атмосферу. Такими веществами, в частности, являются оксиды азота (NO2 и NO), углеводород (CH), окись углерода (СO) – данные химические элементы обладают крайней токсичностью и являются составными смога.

Принцип действия

Катализатор в автомобиле действует по следующему принципу: происходит его нагрев от отработанных газов, а после – в нем догорают вредные химические элементы, в результате чего из выхлопной трубы на выходе получается отходная масса, которая соответствует экологическим нормам.

Каталитический нейтрализатор состоит из керамической (либо металлической) сотовой конструкции. Она увеличивает площадь взаимодействия отработанных газов с поверхностью, покрытой каталитическим слоем. Поверх конструкции отлит специальный платиноиридиевый сплав. Все это обеспечивает реакцию окисления окиси азота и углеводорода. Как итог – на выходе получаются вполне экологичные CO2 и N2.
С чем могут быть связаны возможные неисправности каталитического нейтрализатора?

1. Уничтожение каталитического слоя
   Если автомобиль эксплуатируется в соответствии со всеми предписанными правилами, то причиной его неисправности может послужить каталитический слой, который сгорает. Уменьшенная площадь сот, провоцирует неполное выполнение функций. Иными словами, он перестает бороться с выхлопными газами путем их дожигания, в результате чего в атмосферу начинает попадать больше вредных выбросов. В случае превышения установленных значений (запрограммированы в блоке управления) на панель приборов выводится соответствующее предупреждение в виде лампочки-индикатора «Check Engine».
   Диагностика покажет, что блок управления (ЭБУ) хранит в себе код ошибки, которая расшифровывается как «некорректная работа каталитического нейтрализатора».
   В целом катализатор служит достаточно долго при нормальной эксплуатации, которая предусматривает качественное топливо и исправную выхлопную систему. Информация о статусе вредного выхлопа выдается особым датчиком, он называется – лямбда-зонд, и располагается непосредственно под каталитическим нейтрализатором.
2. Неполадки в системе смесеобразования
   Каталитический нейтрализатор может выйти из строя в результате некорректной работы системы образования смеси, а также системы зажигания. Если это происходит, то сотовые ячейки забиваются, что затрудняет процесс окисления смеси катализатором.
3. Плохое топливо. Еще одна причина, в результате которой могут появиться неполадки – низкокачественное топливо.

   Забитый катализатор

   В нем может содержаться тетраэтилсвинец в количестве, которое превышает допустимые значения. Данное вещество используют с целью повышения октанового числа в бензине. В результате многократных заправок таким бензином, каталитический слой покрывается тетраэтилсвинцом, что и становится причиной некорректной работы каталитического нейтрализатора.

Что делать, если катализатор вышел из строя?

Вряд ли удастся отремонтировать неисправный каталитический нейтрализатор, поэтому единственный выход – это его замена. Данная процедура может обойтись в весьма кругленькую сумму из-за сложной конструкции катализатора (фланцевые соединения, бак и выпускной коллектор) а также дорогостоящих металлов в его составе. В специализированном автомобильном сервисе могут предложить ряд альтернатив неисправному каталитическому нейтрализатору, но нужно понимать, что вышедший из строя узел восстановлению не подлежит. Итак:

1. Универсальный катализатор
   Это бочка каталитического нейтрализатора. Она вваривается в систему выхлопа отработавших газов на место неисправного узла. Причем, замене подлежит только сам катализатор, а трубка (магистраль) остается нетронутой. Универсальный катализатор – наиболее предпочтительный вариант с точки зрения экономии, хотя все зависит от размеров и характеристик.
2. Пламегаситель. Каталитический нейтрализатор в полном составе удаляется из системы отработавших газов. На освободившееся место монтируется потенциальный резонатор (пламегаситель). Причем, в задачу пламегасителя не входит очищение выхлопных газов – он выравнивает фон выхода отработавших газов и удаляет ненужный фоновый шум.
3. Обманка лямбда-зонда. Решение выгодное экономически, но экология страдает значительно. Обманка может быть в виде проставки (дистанцирует датчик от потоков отработавших газов), или в качестве небольшой схемки, которая включается в себя конденсатор и резистор. Такая схемка способна искажать информацию, поставляемую кислородным датчиком. В результате чего, ЭБУ работает в штатном режиме и принимает полученные данные за приемлемый экологический показатель, тогда как каталитического нейтрализатора может вовсе и не быть.

Что происходит с силовым агрегатом при отсутствии катализатора?

Датчик кислорода (лямбда-зонд) служит с целью выявления кислородной концентрации в составе отработавших газов. Именно посредством балансирования стабильного соотношения воздух/топливо в системе выхлопа обеспечивается корректная работа силового агрегата. Вот здесь то и нужен кислородный датчик, находящийся в выхлопной системе. Контроль концентрации кислорода в отработавших газах называется лямбда-регулированием. Зачастую, присутствуют два датчика –один расположен непосредственно перед катализатором, а другой – и за ним.

Датчики необходимы для оптимального соотношения воздуха и горючей смеси, что обеспечивает корректность работы силовой установки.

Два кислородных датчика в системе

Бытует мнение относительно того, что датчик, установленный после нейтрализатора, необходим для определения некорректной работы каталитического нейтрализатора. Что ж, данное утверждение соответствует действительности. Но что случится при удалении катализатора с ЭБУ? Например, нейтрализатор таки снят – тогда второй датчик выявит неполадку и в автоматическом подстроит смесь для уменьшения степени токсичности выхлопа. Но выполнение данной процедуры возможно лишь посредством увеличения процентного соотношения воздуха в горючей смеси. В результате чего смесь обогащается, а это ведет к уменьшению мощностного потенциала двигателя. Проще говоря, ЭБУ переключается в аварийный режим и запускает процесс образования соответствующей усредненной смеси с одной лишь целью – непрекращающейся работы силовой установки. Причем подача топлива является второстепенной задачей.
Чтобы вернуть приемлемый расход топлива, необходимо вывести силовой агрегат из аварийного режима работы в исходный. Для это вышедший из строя каталитический нейтрализатор подвергается замене, а ЭБУ «перепрошивается» на стандарт Евро-2. Либо ставится спец-обманка на второй датчик кислорода.

Итак, мы выяснили что такое катализатор, и для чего он нужен машине. Если данный элемент выхлопа работает корректно, то можно говорить о приемлемом расходе топлива, и в целом – о корректной работе всего силового агрегата. Если же имеются неполадки, то разумным решением, хоть и не самым дешевым будет его полная замена.

Как работают каталитические нейтрализаторы?

Реклама

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 20 октября 2020 г.

Почерневшие здания и удушье улицы — если это ваш опыт когда вы открываете входную дверь утром, вы, вероятно, живете в большом такой город, как Лос-Анджелес, Лондон, Париж или Пекин. Автомобили, автобусы и грузовики стали большим подарком миру, потому что они помогают нам перемещаться себя (и то, что нам нужно) быстро и качественно.Но их загрязнение двигателя портит места, где мы живем и вредит нашему здоровью. К счастью, сейчас большинство автомобилей оснащены уменьшающие загрязнение единицы, называемые каталитическими конвертеры (иногда называемые «коты» или «кошки-минусы»), которые превращают вредные химические вещества в выхлопных газах автомобиля превращаются в безвредные газы, такие как готовить на пару. Давайте подробнее рассмотрим эти блестящие гаджеты и то, как они Работа!

Иллюстрация: Основная концепция каталитического нейтрализатора: расположенный между двигателем вашего автомобиля и выхлопной трубой, он забирает грязный воздух и удаляет из него значительное количество загрязнений с помощью химических катализаторов.

Почему двигатели загрязняют окружающую среду

Фото: Колонны Парфенона в Афинах, Греция, почернели из-за загрязнения автомобиля. Афины — один из самых загрязненных автомобильным транспортом городов мира. Фото Майкла М. Редди любезно предоставлено Геологическая служба США.

Автомобильные двигатели работают на бензине или дизельном топливе, которые сделаны из нефти. Большая часть нашей нефти образуется, когда останки крошечных морских существ гниют, нагреваются и сдавливаются слои горных пород морского дна.Нефть состоит из углеводородов (молекулы, построенные из атомов углерода и водорода) потому что живые организмы тоже в основном состоят из этих атомов.

Теоретически, если вы сжигаете любое углеводородное топливо с кислородом из воздуха, вы выделяете много энергии и не производят ничего, кроме углекислого газа и воды, которые являются чистыми и относительно безвредными. Однако на практике бензин представляет собой смесь около 150 различных химикатов, не только углеводородов, но и добавок, и он горит не так чисто, как хотелось бы.Это означает, что вы обычно получаете загрязнение воздуха как побочный продукт. Загрязняющие газы, производимые автомобильными двигателями, включают ядовитый газ, называемый монооксидом углерода, а также ЛОС (летучие органические соединений) и оксидов азота, вызывающих «смог» (вид удушья, мы все знаем и ненавидим облачное загрязнение автомобилей).

Что такое каталитический нейтрализатор?

Загрязняющие газы состоят из вредных молекул, но эти молекулы сделаны из относительно безвредных атомов. Итак, если бы мы могли найти способ расщепление молекул после того, как они покидают двигатель автомобиля и до они выбрасываются в воздух, мы могли бы решить проблему загрязнение — по крайней мере, некоторая его часть.Это работа каталитического нейтрализатора.

Фото: экспериментальный новый каталитический нейтрализатор. тестируется под автомобилем. Фотография любезно предоставлена ​​Юго-Западным исследовательским институтом и Министерство энергетики США / Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (DoE / NREL).

Эти гаджеты намного проще, чем кажется. Катализатор это просто химическое вещество, которое заставляет химическую реакцию идти быстрее без самого себя меняется в процессе. Это немного похоже на тренера по легкой атлетике, который стоит на обочине трассы и кричит бегунам, чтобы те ехали быстрее.В тренер никуда не бежит; он просто стоит, машет руками, и заставляет бегунов разгоняться. В каталитическом нейтрализаторе Задача катализатора — ускорить удаление загрязнений. Катализатор изготовлен из платины или аналогичного платиноподобного металла. такие как палладий или родий.

Каталитический нейтрализатор — это большой металлический ящик, прикрепленный болтами к днищу автомобиля, из которого выходят две трубы. Один из них («вход» преобразователя) подключен к двигателю и выводит горячие загрязненные пары из цилиндров двигателя (где топливо сгорает и вырабатывает энергию).Вторая труба («выход» преобразователя) подсоединяется к выхлопной трубе (выхлопной трубе). Когда газы из выхлопных газов двигателя обдувают катализатор, на его поверхности происходят химические реакции, разлагающие загрязняющие газы и превращающие их в другие газы, которые достаточно безопасны, чтобы безвредно выбрасывать их в воздух.

Одна очень важная вещь, которую следует отметить в отношении каталитических нейтрализаторов, заключается в том, что они требуют, чтобы вы используйте неэтилированное топливо, потому что свинец в обычном топливе «отравляет» катализатор и не позволяет ему поглощать вредные вещества в выхлопных газах. газы.

Что происходит внутри преобразователя?

Фото: Инженеры постоянно стараются улучшить производительность каталитических нейтрализаторов, например, путем разработки катализаторов, которые более эффективно работают на более низкие температуры. Это пример низкотемпературного катализатора окисления из оксида олова и платины. Фото CPL Bryant V любезно предоставлено Исследовательским центром NASA в Лэнгли (NASA-LaRC).

Внутри конвертера газы проходят через плотные соты. конструкция из керамики с покрытием с катализаторами.Сотовая структура означает, что газы соприкасаются с большая площадь катализатора сразу, поэтому они быстрее преобразуются и эффективно.

Обычно в одном катализатор:

• Один из них решает проблему загрязнения оксида азота с помощью химический процесс, называемый восстановлением (удаление кислорода). Это расщепляет оксиды азота на азот и кислородные газы (которые безвредны, потому что они уже существуют в воздухе вокруг нас).
• Другой катализатор работает за счет противоположного химического процесса, называемого окислением (добавление кислород) и превращает окись углерода в двуокись углерода.Другая реакция окисления превращает несгоревшие углеводороды в выхлопных газах в диоксид углерода и воду.

Фактически, одновременно происходят три разные химические реакции. Вот почему мы говорим о трехкомпонентных каталитических нейтрализаторах. (Некоторые, менее эффективные преобразователи проводят только вторые две (окислительные) реакции, поэтому они называются двухкомпонентными каталитическими преобразователями.) После того, как катализатор выполнил свою работу, из выхлопной трубы выходит в основном азот, кислород, углекислый газ и вода (в виде готовить на пару).

Насколько эффективны каталитические нейтрализаторы?

Диаграмма: Эффективность каталитических нейтрализаторов. Кошки имеют большое значение для выбросов, поскольку трехходовые преобразователи дают значительное дополнительное преимущество по сравнению с двусторонними преобразователями. Цифры показывают загрязняющие вещества в граммах на километр на расстоянии 80 000 километров. Диаграмма, составленная Explain that Stuff.com с использованием данных Агентства по охране окружающей среды США (1990 г.) для легковых автомобилей с бензиновым двигателем, приведенных в таблице 3.2 (стр. 75) документа «Загрязнение воздуха автотранспортными средствами: стандарты и технологии контроля выбросов», Faiz et al. Всемирный банк, 1996 г.

в основном предназначены для уменьшения непосредственного локального загрязнения воздуха — грязного воздуха, в котором вы едете, — и эта диаграмма, безусловно, свидетельствует об их эффективности. Тем не менее, люди иногда задаются вопросом, действительно ли они такие зеленые, как кажутся. Важно помнить, что они сокращают выбросы , а не полностью их устраняют.

Одна проблема заключается в том, что они действительно работают только при высоких температурах (более 300 ° C / 600 ° F или около того), когда двигатель успевает прогреться.Первым типам каталитических нейтрализаторов обычно требовалось около 10–15 минут для разогрева, поэтому они были совершенно неэффективны в течение первых нескольких километров / миль пути (или любой части очень короткого пути). Современные конвертеры прогреваются всего за 2–3 минуты; даже в этом случае в это время все еще могут происходить значительные выбросы.

: Каталитические нейтрализаторы становятся эффективными только при высоких рабочих температурах. Эта диаграмма показывает эффективность типичного устройства при преобразовании окиси углерода в диапазоне различных температур.Оксиды азота преобразуются с несколько большей эффективностью, а углеводороды — с несколько меньшей эффективностью. При высоких температурах окись углерода преобразуется с наименьшей эффективностью из трех.

Другой вопрос, увеличивают ли они выбросы парниковых газов. Мы думаем о двуокиси углерода как о безопасном газе, потому что он не токсичен в повседневных концентрациях. Тем не менее, это не совсем безобидно, потому что теперь мы знаем, что это основная причина глобального потепления и изменения климата. Некоторые люди считают, что каталитические нейтрализаторы усугубляют изменение климата, потому что они превращают окись углерода в двуокись углерода.Фактически, окись углерода, производимая вашим автомобилем, в конечном итоге сама по себе превращается в углекислый газ в атмосфере, поэтому каталитический нейтрализатор не имеет никакого значения в этом отношении: он просто уменьшает угарный газ, который автомобиль выбрасывает на улицу, когда он едет. улучшение качества местного воздуха.

Но когда дело доходит до изменения климата, автоинженеры и экологи давно отметили еще одну серьезную проблему. Хотя кошки превращают большую часть оксидов азота в азот и кислород, они также производят небольшие количества закиси азота (N2O), парникового газа, который более чем в 300 раз сильнее углекислого газа.Проблема в том, что при таком большом количестве транспортных средств на дороге даже небольшое количество закиси азота становится серьезной проблемой. Еще в 2000 году Межправительственная группа экспертов по изменению климата отметила: «Внедрение каталитических нейтрализаторов в качестве меры борьбы с загрязнением в большинстве промышленно развитых стран приводит к значительному увеличению Выбросы N2O от автомобилей с бензиновым двигателем ». К счастью, новые каталитические нейтрализаторы производят значительно меньше закиси азота, чем старые. Тем не менее, хотя каталитические нейтрализаторы, безусловно, помогли нам справиться с краткосрочным загрязнением воздуха, есть опасения, что когда дело доходит до долгосрочного изменения климата, они могут усугубить ситуацию.

Как работает каталитический нейтрализатор

До того, как были разработаны каталитические нейтрализаторы, отработанные газы автомобильного двигателя направлялись прямо в выхлопную трубу. выхлопную трубу и в атмосферу. Каталитический нейтрализатор находится между двигателем и выхлопной трубой, но он не работает как простой фильтр: он меняет химический состав выхлопных газов, переставляя атомов, из которых они сделаны:

1. Молекулы загрязняющих газов откачиваются из двигателя мимо сотового катализатора, изготовленного из платины, палладия или родия.
2. Катализатор расщепляет молекулы на атомы.
3. Затем атомы рекомбинируют в молекулы относительно безвредных веществ, таких как углекислый газ, азот и вода, которые безопасно выдуваются через выхлоп.

Работают ли каталитические нейтрализаторы для дизельных двигателей?

: Грязные дизели? Только малая часть выбросов дизельного двигателя (около одного процента) — это загрязнение. Этот один процент состоит в основном из оксидов азота (около 50 процентов) и твердых частиц с относительно небольшими количествами монооксида углерода, углеводородов и диоксида серы.Составлено с использованием цифр из публикации Ибрагима Аслана Решитоглу и др., «Выбросы загрязняющих веществ от транспортных средств с дизельным двигателем и систем доочистки выхлопных газов», «Чистые технологии и экологическая политика», январь 2015 г., том 17, выпуск 1, в котором приводятся данные из «Выбросы дизельного топлива и их контроль» М. Хаир и В. Маевски. Society of Automotive Engineers, Inc., Warrendale, PA: 2006.

В дизельных двигателях могут использоваться и используются каталитические нейтрализаторы, но есть несколько важных отличий. от того, как они работают в бензиновых двигателях.

• В дизелях вместо трехкомпонентных катализаторов используются двухкомпонентные катализаторы окисления. (которые решают только угарный газ и углеводороды), и специально разработанные работать с дизельными выхлопами, которые значительно холоднее бензиновых.
• Поскольку у них нет катализаторов восстановления, дизельные двигатели производят гораздо более высокие выбросы оксидов азота из выхлопных труб, чем бензиновые. (Существуют различные другие механизмы, которые дизели могут использовать для борьбы с выбросами NOx, но мы не будем вдаваться в подробности здесь.)
• Каталитические нейтрализаторы в дизельных двигателях действительно помогают снизить выбросы твердых частиц (в основном сажи), хотя и незначительно; в частности, они устраняют один тип твердых частиц, известный как растворимая органическая фракция, SOF, состоящий из углеводородов, связанных с сажей. Дизельные сажевые фильтры (DPF) должны использоваться для значительного воздействия на выбросы сажи из двигателя.
• Помимо автомобилей, дизельные двигатели, как правило, приводят в движение автомобили гораздо большей мощности, чем бензиновые (например, огромные строительные машины), со значительно большей мощностью выхлопных газов.Вместо одного каталитического нейтрализатора, установленного между двигателя и выхлопной трубы, они могут иметь несколько отдельных блоков, установленных параллельно, чтобы справиться с более крупной выхлопной трубой объем газа (как на схеме ниже).

Иллюстрации: Большие дизельные двигатели могут производить гораздо больший объем выхлопных газов, поэтому им, возможно, придется использовать несколько каталитических нейтрализаторов «параллельно». В этой конструкции компании Caterpillar 1990-х годов огромный преобразователь (серый) имеет диаметр около 1 м (3,3 фута). Выхлопной газ входит слева (1), равномерно разделяется на потоки блоком распределения потока (2, синий), проходит через один из семи отдельных блоков каталитического нейтрализатора (3, красный), подавляется системой глушителя шума (4 , зеленый) и выходы, несколько очищенные, через выхлопную трубу (5).Иллюстрация из патента США 5 578 277: Модульный каталитический нейтрализатор и глушитель для двигателя внутреннего сгорания Скотта Т. Уайта и др., Caterpillar, любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Кто изобрел каталитический нейтрализатор?

« Мне нравится делать вещи реальностью, и именно этим занимаются инженеры — они берут основы науки и заставляют вещи происходить». »

Джон Дж. Муни, Pioneer каталитического нейтрализатора

Кого мы благодарим за то, что сделали улицы и города безопаснее и чище? Французский инженер-химик Юджин Гудри (1892–1962) запатентовал то, что, кажется, было самым первым каталитический нейтрализатор в США, зарегистрировав изобретение 5 мая 1950 г. и получив его (Патент США 2674521: Каталитический нейтрализатор выхлопных газов) четыре года спустя, 6 апреля 1954 г.Гудри ранее изобрел каталитический крекинг , промышленный процесс, Многие крупные сложные органические химические вещества в нефти разделены на десятки полезных продуктов, включая бензин. После этого он экспериментировал с различными видами автомобильного топлива и делал их чище. Хотя он осознавал растущую проблему загрязнения воздуха, его идеи намного опережали свое время: Каталитические нейтрализаторы были «отравлены» свинцовыми присадками, используемыми в бензине для улучшения характеристик.К счастью, в 1970-х годах люди начали осознавать опасность свинца, токсичного тяжелого металла. В 1973 году Агентство по охране окружающей среды США (EPA) выпустило отчет, демонстрирующий, как свинец наносит вред здоровью людей, что положило начало медленному процессу удаления свинца из бензина. Первые практические каталитические нейтрализаторы появились вскоре после этого, в середине 1970-х годов, и с тех пор используются в автомобилях.

Изображение: оригинальный каталитический нейтрализатор Юджина Гудри из его патента 1950 года.По сути, это набор концентрических металлических трубок (синего цвета), через которые проходят выхлопные газы. Чистый воздух всасывается через вентиляционные отверстия (желтые) с помощью трубки Вентури (оранжевая). Как и в случае с современным котом, Хаудри объясняет, что «нанесенный мелкодисперсный металлический катализатор предпочтительно представляет собой платину», хотя можно использовать другие подобные металлы; В отличие от современной кошки, катализатор (зеленый) не расположен в виде сот, а установлен в шестнадцати отдельных кольцах (красных) с интервалами вдоль трубки, причем каждое из них работает параллельно.Изображение из патента США 2 674 521: Каталитический нейтрализатор выхлопных газов, любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Houdry изобрел основной катализатор окисления для борьбы с оксидом углерода. Усовершенствованные трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы, которые также могут нейтрализовать оксиды азота, были разработаны в начале 1970-х гг. Карл Кейт (1920–1988), Джон Муни (1929–2020) и инженеры-химики из Engelhard Corporation. Помимо удаления большего количества загрязняющих веществ, они начинают очищать выхлопные газы намного быстрее, чем предыдущие преобразователи, поэтому они более эффективны при более коротких поездках.

Изображение: В улучшенной конструкции Карла Кейта и Джона Муни есть два отдельных каталитических нейтрализатора. Загрязненные газы выходят из двигателя (красный, 10) и выпускного коллектора (оранжевый, 11) через первый катализатор (зеленый, 13), а затем второй (25), расположенный на некотором расстоянии, прежде чем выйти через выхлопную трубу (серый , 26). Иллюстрация из патента США 3,896,616: процесс и оборудование, любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Если вам понравилась эта статья…

… вам могут понравиться мои книги. Мой последний Бездыханный: почему загрязнение воздуха имеет значение и как оно влияет на вас.

Узнать больше

На сайте

Книги

• Каталитический контроль загрязнения воздуха: коммерческая технология Рональда М. Хека, Роберта Дж. Фаррауто, Суреш Т. Гулати. John Wiley & Sons, 2016. Тщательно исчерпывающее руководство по теме, которое начинается с основ химии катализа, а затем переходит к преобразователям бензиновых и дизельных двигателей, стационарным источникам и таким темам, как контроль озона в самолетах и ​​очистка атмосферного воздуха.
• «Загрязнение воздуха автотранспортными средствами: стандарты и технологии контроля выбросов» Асифа Файза, Кристофера С. Уивера и Майкла П. Уолша. Публикации Всемирного банка, 1996 г. Интересный технический отчет с акцентом на то, как на практике контролируются выбросы в наиболее развитых и загрязненных городах мира. Включает множество полезных цифр и таблиц, а также сравнение эффективности законодательства о выбросах в разных странах. Вы также можете скачать его в формате PDF с исследовательского сайта Всемирного банка.
• Автомобильные каталитические преобразователи Кэтлин К. Тейлор. Springer, 1984/2012. Несколько устарело, но все же полезно для справочной информации.

Новостные статьи

• Воры по всей стране скользят под машинами, проникая в каталитические нейтрализаторы Хироко Табучи, The New York Times, 21 февраля 2021 года. Драгоценные металлы продолжают делать каталитические нейтрализаторы привлекательной мишенью для воров.
• Джон Дж. Муни, изобретатель каталитического нейтрализатора, умер в возрасте 90 лет по сообщению Сэма Робертса, The New York Times, 25 июня 2020 года.Оглядываясь на жизнь инженер, который первым изобрел трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы.
• Заявление изобретателя о более чистом двигателе: BBC News, 22 января 2010 г. Шотландский изобретатель утверждает, что разработал двигатель с охлаждением, который практически не производит выбросов твердых частиц (сажи).
• «Когда платина взлетает, каталитический нейтрализатор нагревается» Мэтью Феникс. Wired, 17 февраля 2008 г. Почему воры считают, что из-за роста цен на платину каталитические нейтрализаторы стоит украсть
Преобразователи автомобилей
• сокращают смог, но способствуют глобальному потеплению, Мэтью Уолд.The New York Times, 29 мая 1998 г. EPA выпускает отчет, в котором освещаются проблемы с оксидом азота.
• Каталитические нейтрализаторы действительно «зеленые» ?: The Guardian, Notes and Queries. Читатели высказывают свое мнение о том, действительно ли кошки помогают планете.
• Каталитический нейтрализатор: Большое «Если» 1975 года Роберта У. Ирвина. The New York Times, 13 октября 1974 г. Эта статья из архивов показывает, как автомобильная промышленность серьезно беспокоилась об эффективности каталитических нейтрализаторов, когда они были впервые представлены в середине 1970-х годов.

Патенты

• Патент США 2674521: Каталитический нейтрализатор для выхлопных газов, автор Юджин Худри, 6 апреля 1954 г. В этом очень удобном для чтения патенте Хаудри объясняет, почему он разработал каталитические конвекторы, и различные технические проблемы, которые он должен был решить в процессе (например, решение газы, образующиеся при различных условиях вождения).
• Патент США 3,896,616: процесс и устройство, авторы Карл Д. Кейт и Джон Дж. Муни, 29 июля 1975 г. Другой очень удобный для чтения патент, в нем описан улучшенный трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, используемый в большинстве современных транспортных средств.
Патент США №
• № 4672809: Каталитический нейтрализатор для дизельного двигателя, автор — Ричард К. Корнелисон и Уильям Б. Реталлик, WR Grace and Co, 16 июня 1987 г. Описывает некоторые проблемы, связанные с работой каталитического нейтрализатора с выбросами дизельного двигателя.
• Патент США 5,578,277: Модульный каталитический нейтрализатор и глушитель для двигателя внутреннего сгорания, Скотт Т. Уайт и др., Caterpillar, 26 ноября 1996 г. В этом патенте объясняется, как несколько каталитических блоков работают вместе над выхлопными газами очень большого дизельного двигателя.

Практические статьи

• Тестирование и ремонт каталитических нейтрализаторов, автор: Морт Шульц, Popular Mechanics, декабрь 1985 г. Датированная, но все же очень интересная статья, в которой объясняются различные типы каталитических преобразователей и исследуются причины их неисправности.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2007, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Следуйте за нами

Поделиться страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2007/2020) Каталитические нейтрализаторы. Получено с https://www.explainthatstuff.com/catalyticconverters.html.[Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте …

Что такое каталитический нейтрализатор?

Если вы не знаете, что такое каталитический нейтрализатор, не теряйте из-за него сон. Технология не нова, и сегодня она присутствует практически в каждом автомобиле, но нет реальной причины, по которой каталитические нейтрализаторы должны быть в центре внимания любого автомобилиста большую часть времени. Они работают в фоновом режиме, используя химические реакции для очистки выхлопных газов вашего автомобиля от вредных газов.Если ваша не сломается или, как это становится все более распространенным в последние годы, кто-то не попытается ее украсть, беспокоиться не о чем.

• Бензин или дизель: что выбрать в качестве следующей машины?

В этом руководстве мы объясняем все, что вам нужно знать о каталитических нейтрализаторах — от того, как они работают, до материалов и драгоценных металлов, используемых в них — и как защитить ваш автомобиль от кражи каталитического нейтрализатора…

Как работают каталитические нейтрализаторы?

Каталитические нейтрализаторы превращают вредные вещества в выхлопных газах автомобиля, такие как оксид углерода, оксид азота, диоксид азота и углеводороды, в менее вредные вещества, такие как диоксид углерода и водяной пар, посредством химических реакций.

Внутренняя часть «кошки» обычно заполнена сотовой структурой, на которую нанесено покрытие, содержащее катализатор — вещество, которое вступает в реакцию с выхлопными газами, изменяя их химическую структуру.

Драгоценные металлы, такие как палладий, родий и платина, обычно используются в качестве катализаторов, и они обладают внутренней стоимостью, а это означает, что их стоит утилизировать и утилизировать, когда автомобиль утилизируется. К сожалению, эти драгоценные металлы также делают каталитические нейтрализаторы мишенью для воров.

Каталитические нейтрализаторы должны работать при высоких температурах до 400 градусов, чтобы максимально повысить их эффективность. Чтобы достичь этой оптимальной рабочей температуры, первые блоки были расположены близко к двигателю автомобиля, но это вызвало свои собственные проблемы, и кошка постепенно перемещалась дальше по выхлопной системе, подальше от источника тепла двигателя.

В современных автомобилях каталитический нейтрализатор находится под автомобилем по направлению к выпускному отверстию, в таком месте, где он доступен для воров, которые могут вырезать весь блок из-под автомобиля.

Типы каталитических нейтрализаторов

Существуют различные типы каталитических нейтрализаторов. Простая «двусторонняя» катализатор окисления превращает оксид углерода (CO) в диоксид углерода (CO2) и углеводороды, которые в основном представляют собой частицы несгоревшего топлива, в диоксид углерода и воду. На современных автомобилях устанавливаются более совершенные трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы, которые делают то же самое, а также снижают выбросы оксида азота (NO) и диоксида азота (NO2), которые вместе более известны как NOx, основная причина локального образования воздуха. загрязнение.

• Что такое AdBlue?

Дизельные автомобили обычно оснащены специальными каталитическими нейтрализаторами, которые справляются с определенными выбросами от дизельных двигателей с воспламенением от сжатия. Эти установки с катализатором окисления дизельного топлива обычно сочетаются с дополнительными технологиями очистки выхлопных газов, такими как рециркуляция выхлопных газов, дизельные фильтры твердых частиц для улавливания сажи и селективное каталитическое восстановление, в котором для удаления NOx используются инъекции раствора мочевины AdBlue.

Кража каталитического нейтрализатора

Количество случаев кражи каталитического нейтрализатора из автомобилей в 2019 году резко увеличилось, а общее количество случаев кражи за год примерно в 10 раз выше, чем в 2018 году.

Отчеты предполагают, что рост может быть отнесен на счет проблем с цепочкой поставок, из-за которых дилерам стало труднее обеспечить замену каталитических преобразователей через официальные каналы, что привело к возникновению черного рынка. Однако исторически самой большой движущей силой краж были зарубежные рынки драгоценных металлов внутри единиц. Каталитические нейтрализаторы, украденные в Великобритании, часто незаконно вывозятся за границу, а металлы перерабатываются.

Затраты, связанные с заменой украденного каталитического нейтрализатора, могут достигать 2 000–3 000 фунтов стерлингов, и эта цифра завышена из-за того, что воры обычно наносят машине ущерб при снятии устройства.Хотя кражи каталитических нейтрализаторов по-прежнему редки, есть несколько простых шагов, которые вы можете предпринять, чтобы защитить свой автомобиль …

• Припаркуйте свой автомобиль в закрытом гараже или на хорошо освещенном месте на виду у публики с закрытой задней частью автомобиля. к стене или забору.

• Выгравируйте номер VIN вашего автомобиля на корпусе каталитического нейтрализатора.

• Попросите местный гараж приварить болты к каталитическому нейтрализатору или используйте другие коммерческие противоугонные устройства, которые затруднят его удаление.

История каталитического нейтрализатора

Каталитические нейтрализаторы существуют с 19-го века, когда металлические цилиндры, содержащие фильтры, покрытые платиной, иридием и палладием, устанавливались на ранних французских легковых автомобилях в попытке избавиться от поступающего дыма. из их выхлопов. Технология была впервые запатентована французом Юджином Гудри, который переехал в Лос-Анджелес в 1930-х годах и основал компанию под названием Oxy-Catalyst, которая установила каталитические нейтрализаторы в промышленных дымоходах для борьбы со смогом.

• Стандарты выбросов Евро 6 и их значение для вас

Уже установив свои фильтры на складские вилочные погрузчики, к 1950-м годам Гудри начал исследовать технологию каталитического нейтрализатора для использования на автомобилях и получил патент на свою конструкцию в 1956 году. Использование этой технологии на серийных автомобилях не получило широкого распространения до тех пор, пока свинец, блокирующий химические реакции, происходящие в каталитических нейтрализаторах, не был удален из бензина, и производители не были вынуждены ужесточить правила выбросов автомобилей.

Сегодня подавляющее большинство автомобилей с двигателем внутреннего сгорания на дорогах имеют каталитический нейтрализатор, и для разных моделей используются различные типы. Многие автомобили также имеют дополнительные системы, такие как рециркуляция выхлопных газов, дизельные сажевые фильтры и технология селективного каталитического восстановления на основе AdBlue, которые работают с «кошкой» для дальнейшей очистки выхлопных газов автомобилей.

Вы стали жертвой кражи каталитического нейтрализатора? Дайте нам знать в комментариях ниже…

Каталитические преобразователи | Давайте поговорим о науке

Есть ли у вас друзья, которые готовятся к экзамену по вождению? Или, может быть, вы тот, кто усвоил правила дорожного движения. Но как много вы на самом деле знаете о своей машине? Например, вы говорили, что благородные металлы помогают очищать выхлоп двигателя?

Предупреждение о заблуждении

Благородные металлы и драгоценные металлы — это не одно и то же. Драгоценные металлы имеют высокую денежную ценность. Благородные металлы обладают высокой устойчивостью к коррозии и окислению.Однако некоторые драгоценные металлы также относятся к благородным металлам.

Что выходит из выхлопной трубы автомобиля?

Выхлоп автомобилей также называют выхлопными газами автомобилей. В нем много веществ. Некоторые из них более вредны, чем другие.

В двигателе вашего автомобиля, вероятно, используется бензин в качестве топлива. Бензин углеводородов . Ваша машина смешивает это топливо с воздухом перед тем, как сжечь его. Этот процесс называется сжиганием , и он дает множество побочных химических продуктов.

Некоторые из этих побочных продуктов совершенно безопасны. Например, воздух на 78% состоит из газообразного азота (N ₂ ). Часть этого азота реагирует с кислородом во время горения. Однако большая его часть попадает в выхлоп двигателя как N ₂ . Выхлоп двигателя также включает воду (H ₂ O). Зимой вы часто будете видеть, как из выхлопных труб капает вода.

Автомобильные двигатели также выделяют много вредных веществ. Некоторые из них могут вызвать кислотное осаждение.Это касается диоксида углерода (CO ₂ ), оксидов азота (NO _x ) и оксидов серы .

Другие выбросы от 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 угарный газ (CO) . Этот ядовитый газ может заменять кислород в вашем кровотоке.Если вы вдыхаете его достаточно, он может даже задохнуться!

Звучит очень опасно, не так ли? К счастью, каталитические нейтрализаторы помогают снизить вредные выбросы двигателя. Вот как.

Что такое каталитический нейтрализатор?

Каталитический нейтрализатор был изобретен около 1950 года Эженом Удри. Он был французским инженером-механиком. Он разработал каталитический нейтрализатор для очистки выхлопных газов автомобилей.

Каталитические нейтрализаторы начали широко использовать примерно в 1975 году.В то время правительства начали пытаться 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.

Знаете ли вы?

Представьте, что вы использовали одинаковое количество топлива в внедорожнике с каталитическим нейтрализатором и в газонокосилке без него. Газонокосилка будет выделять примерно в 100 раз больше загрязняющих веществ!

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 представляют собой соединения , которые могут запускать химическую реакцию, не будучи затронутыми сами собой. Сотовая структура внутри каталитического нейтрализатора увеличивает площадь поверхности, на которой могут происходить реакции.

Знаете ли вы?

Сегодня около 98% всех продаваемых в мире новых автомобилей содержат каталитический нейтрализатор.

Какие химические реакции происходят в катализаторе?

используют реакции восстановления , и окисления , (окислительно-восстановительный потенциал) для уменьшения вредных выбросов.

Они используют катализатор восстановления , состоящий из платины и родия. Он помогает уменьшить количество оксидов азота (NO _x ), удаляя атомы азота из молекул оксида азота (NO и NO ₂ ). Это позволяет свободному кислороду образовывать газообразный кислород (O ₂ ). Затем атомы азота, прикрепленные к катализатору, вступают в реакцию друг с другом. В результате этой реакции образуется газообразный азот (N ₂ ).

Азотная кислота и диоксид азота восстанавливаются с образованием газообразного азота и газообразного кислорода.

также используется окислительный катализатор , состоящий из платины или палладия. Это помогает уменьшить количество углеводородов (HC) и оксида углерода (CO). Во-первых, окись углерода и кислород соединяются с образованием двуокиси углерода (CO2). Затем несгоревшие углеводороды и кислород объединяются с образованием диоксида углерода и воды.

Окись углерода и кислород соединяются с образованием двуокиси углерода. Несгоревшие углеводороды и кислород соединяются с образованием диоксида углерода и воды.

В современных каталитических нейтрализаторах также используются датчики кислорода . 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.

Знаете ли вы?

Двигатель автомобиля производит наибольшее количество загрязнений сразу после его включения.Это потому, что каталитическим нейтрализаторам может потребоваться несколько минут, чтобы сработать. Это отличный повод прогуляться, если вам нужно проехать небольшое расстояние!

Исследователи изучают, можно ли использовать золото в каталитических нейтрализаторах. Это может показаться дорогим. Но на самом деле золото дешевле многих других благородных металлов. И это еще не все! Фактически, в ближайшие пару десятилетий у нас могут закончиться такие металлы, как платина. В некоторых местах люди даже воруют каталитические нейтрализаторы, просто чтобы добраться до драгоценных благородных металлов внутри!

Каталитические преобразователи: их назначение и значение

Хотя нет никаких сомнений в том, что изобретение автомобиля сделало мир более удобным, оно также сделало его более загрязненным.

При движении автомобили выбрасывают загрязнения , которые могут окрашивать здания в черный цвет и ухудшать качество воздуха. Независимо от того, насколько удобными могут быть автомобили, это загрязнение наносит вред окружающей среде и снижает качество жизни людей, которые живут в крупных городских районах с большим количеством автомобилей на улице.

К счастью, технология нашла решение: каталитический нейтрализатор.

Вот все, что вам нужно знать об этих удобных инструментах и ​​о том, как они выполняют свою работу:

Двигатели и загрязнение 101

Чтобы понять, почему каталитический нейтрализатор на двигателе так важен, важно сначала понять, почему и как двигатели создают загрязнение.

Автомобильные двигатели работают на дизельном или бензиновом топливе. Нефть, в свою очередь, состоит из углеводородов. Когда углеводородное топливо горит кислородом воздуха, оно выделяет большое количество энергии. Поскольку бензин содержит около 150 различных химикатов (включая присадки), он производит больше, чем просто энергию: он производит загрязнение.

Загрязнение, создаваемое сжиганием бензина, создает окись углерода, летучие органические соединения и оксиды азота, которые вместе образуют смог и дымку.Это, в свою очередь, вредит окружающей среде и ухудшает качество жизни людей, живущих в густонаселенных районах.

Что такое каталитический нейтрализатор?

Хотя загрязняющие газы состоят из вредных молекул, эти молекулы состоят из атомов. Из-за этого лучший способ разложить газы — разделить частицы после того, как они покинут двигатель, но до того, как попадут в воздух.

Хотя это может показаться сложным процессом, это довольно просто.Катализаторы — это химические вещества, которые ускоряют химические реакции без изменения их общего процесса. Каталитический нейтрализатор — это металлический инструмент, прикрепленный болтами к днищу автомобиля. Он состоит из входного и выходного патрубков. Входная труба вытягивает горячие пары из двигателя, а выходная труба выталкивает пары наружу. Когда газы из двигателя обдувают катализатор, он вызывает серию химических реакций, предназначенных для изменения газов и превращения их в газы, которые не причинят вреда окружающей среде.

Хотя каталитические преобразователи не устраняют загрязнение воздуха, они могут сыграть важную роль в сокращении непосредственного локального загрязнения воздуха, включая загрязнение с дорог. Каталитические нейтрализаторы также лучше всего работают, когда они теплые, что занимает около 10-15 минут езды или на холостом ходу . Это означает, что ваш автомобиль может по-прежнему выделять выхлопные газы в течение первых нескольких минут поездки.

Кейс для каталитических нейтрализаторов

Хотя каталитические нейтрализаторы не на 100% эффективны в сокращении выбросов, они являются важным шагом на пути к снижению загрязнения от автомобилей.К сожалению, они работают хорошо только тогда, когда работают хорошо. Если вам нужно обслуживание глушителей или выхлопных систем, свяжитесь с нашей командой . Мы предлагаем широкий спектр услуг по ремонту автомобилей, чтобы вы в целости и сохранности ездили по дороге.

7.1: Каталитические преобразователи — Chemistry LibreTexts

Каталитический нейтрализатор — это устройство, используемое для уменьшения выбросов двигателя внутреннего сгорания (используется в большинстве современных автомобилей и транспортных средств). Недостаточно кислорода для полного окисления углеродного топлива в этих двигателях до двуокиси углерода и воды; таким образом образуются токсичные побочные продукты.Каталитические преобразователи используются в выхлопных системах, чтобы обеспечить место для окисления и восстановления токсичных побочных продуктов (например, оксидов азота, монооксида углерода и углеводородов) топлива до менее опасных веществ, таких как диоксид углерода, водяной пар и газообразный азот.

Введение

были впервые широко внедрены в автомобили американского производства в 1975 году из-за правил EPA по сокращению токсичных выбросов. Закон Соединенных Штатов о чистом воздухе требовал снижения выбросов всех новых моделей автомобилей на 75% после 1975 года, причем снижение должно было осуществляться с использованием каталитических нейтрализаторов.Без каталитических нейтрализаторов автомобили выделяют углеводороды, окись углерода и окись азота. Эти газы являются крупнейшим источником приземного озона, который вызывает смог и вреден для растений. Каталитические нейтрализаторы также можно найти в генераторах, автобусах, грузовиках и поездах — почти все, что имеет двигатель внутреннего сгорания, имеет форму каталитического нейтрализатора, прикрепленного к его выхлопной системе.

Каталитический нейтрализатор — это простое устройство, в котором используются базовые окислительно-восстановительные реакции для уменьшения количества загрязняющих веществ, производимых автомобилем.Он преобразует около 98% вредных паров, производимых автомобильным двигателем, в менее вредные газы. Он состоит из металлического корпуса с керамической сотовой внутренней частью с изолирующими слоями. Этот сотовый интерьер имеет тонкостенные каналы, покрытые тонким слоем оксида алюминия. Это пористое покрытие увеличивает площадь поверхности, позволяя протекать большему количеству реакций и содержит драгоценные металлы, такие как платина, родий и палладий. В одном конвертере уходит не более 4-9 граммов этих драгоценных металлов.

Конвертер использует простые реакции окисления и восстановления для преобразования нежелательных паров. Вспомните, что окисление — это потеря электронов, а восстановление — это их получение. Драгоценные металлы, упомянутые ранее, способствуют переносу электронов и, в свою очередь, преобразованию токсичных паров.

Последняя секция преобразователя управляет системой впрыска топлива. Этой системе управления помогает датчик кислорода, который отслеживает, сколько кислорода находится в выхлопном потоке, и, в свою очередь, сообщает компьютеру двигателя, что нужно отрегулировать соотношение воздух-топливо, поддерживая работу каталитического нейтрализатора на стехиометрической точке и около 100%. эффективность.

Функции

Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор выполняет одновременно три функции:

1. Восстановление оксидов азота до элементарного азота и кислорода: \ [NO_x \ rightarrow N_x + O_x \]
2. Окисление окиси углерода до двуокиси углерода: \ [CO + O_2 \ rightarrow CO_2 \]
3. Окисление углеводородов до диоксида углерода и воды: \ [C_xH_ {4x} + 2xO_2 \ rightarrow xCO_2 + 2xH_2O \]

Есть два типа «систем», работающих в каталитическом нейтрализаторе: «обедненная» и «богатая».«Когда система работает« на обедненной смеси », кислорода больше, чем требуется, и поэтому реакции способствуют окислению монооксида углерода и углеводородов (за счет восстановления оксидов азота). Напротив, когда система работает «богатый», топлива больше, чем необходимо, и реакции способствуют восстановлению оксидов азота до элементарного азота и кислорода (за счет двух реакций окисления). При постоянном дисбалансе реакций система никогда не достигает 100% эффективность.

Примечание: конвертеры могут накапливать «лишний» кислород в потоке выхлопных газов для дальнейшего использования. Это хранилище обычно происходит, когда система работает экономно; газ выделяется, когда в выхлопном потоке недостаточно кислорода. Выделяемый кислород компенсирует недостаток кислорода, полученный в результате восстановления NO _x , или когда происходит резкое ускорение, и система соотношения воздух-топливо становится обогащенной быстрее, чем каталитический нейтрализатор может адаптироваться к этому. Кроме того, высвобождение накопленного кислорода стимулирует процессы окисления CO и C _x H _4x .

Опасности загрязняющих веществ

Без окислительно-восстановительного процесса для фильтрации и преобразования оксидов азота, оксидов углерода и углеводородов качество воздуха (особенно в больших городах) становится вредным для человека.

Оксиды азота: Эти соединения относятся к тому же семейству, что и диоксид азота, азотная кислота, закись азота, нитраты и оксид азота. Когда NO _x попадает в воздух, он вступает в реакцию, стимулируемую солнечным светом, с органическими соединениями в воздухе; результат — смог.Смог является загрязнителем и оказывает вредное воздействие на легкие детей. NO _x , реагируя с диоксидом серы, производит кислотный дождь, который очень разрушителен для всего, на что он попадает. Кислотный дождь разъедает автомобили, растения, здания, национальные памятники и загрязняет озера и ручьи до непригодной для рыбы кислотности. NO _x также может связываться с озоном, создавая биологические мутации (например, смог) и уменьшая пропускание света.

Окись углерода: Это опасный вариант природного газа, CO ₂ .Не имеющий запаха и цвета, этот газ не выполняет многих полезных функций в повседневных процессах.

Углеводороды: Вдыхание углеводородов из бензина, бытовых чистящих средств, топлива, керосина и других видов топлива может быть смертельным для детей. Дополнительные осложнения включают нарушения центральной нервной системы и сердечно-сосудистые проблемы.

Каталитическое ингибирование и разрушение

Каталитический нейтрализатор — это чувствительное устройство с внутренним покрытием из драгоценных металлов.Без этих металлов окислительно-восстановительные реакции не могут происходить. Есть несколько веществ и химикатов, которые тормозят работу каталитического нейтрализатора.

1. Свинец: Большинство автомобилей работают на неэтилированном бензине, в котором весь свинец удален из топлива. Однако, если свинец добавляется в топливо и сжигается, он оставляет осадок, покрывающий каталитические металлы (Pt, Rh, Pd и Au) и предотвращающий контакт с выхлопными газами, что необходимо для проведения необходимых окислительно-восстановительных реакций.
2. Марганец и кремний: Марганец в основном содержится в металлоорганическом соединении ММТ (метилциклопентадиенил-трикарбонил марганца).MMT — это соединение, используемое в 1990-х годах для увеличения октанового числа топлива (более высокое октановое число указывает на то, что газ с меньшей вероятностью воспламеняется, вызывая взрыв двигателя. Это важно, поскольку двигатели с более высокими характеристиками имеют высокую степень сжатия, что требуется бензин с более высоким октановым числом, чтобы дополнить степень сжатия в двигателе), и в настоящее время запрещен к коммерческой продаже из-за правил EPA. Кремний может просачиваться из камеры сгорания в выхлопной поток из охлаждающей жидкости внутри двигателя.

Эти загрязнения препятствуют нормальной работе каталитического нейтрализатора. Однако этот процесс можно обратить вспять, запустив двигатель при высокой температуре, чтобы увеличить поток горячих выхлопных газов через преобразователь, расплавив или сжижая некоторые загрязнения и удалив их из выхлопной трубы. Этот процесс не работает, если металл покрыт свинцом, потому что свинец имеет высокую температуру кипения. Если отравление свинцом достаточно серьезное, весь преобразователь приходит в негодность и подлежит замене.

Термодинамика каталитических нейтрализаторов

Напомним, что термодинамика предсказывает, являются ли реакция или процесс самопроизвольными при определенных условиях, но не скорость этого процесса. Приведенные ниже окислительно-восстановительные реакции протекают медленно без катализатора; даже если процессы термодинамически благоприятны, они не могут происходить без надлежащей энергии. Эта энергия представляет собой энергию активации (\ (E_a \) на рисунке ниже), необходимую для преодоления начального энергетического барьера, препятствующего реакции.Катализатор способствует термодинамическому процессу за счет снижения энергии активации; сам по себе катализатор не производит продукт, но он влияет на количество и скорость образования продуктов.

1. Восстановление оксидов азота до элементарного азота и кислорода: \ [NO_x \ rightarrow N_x + O_x \]
2. Окисление окиси углерода до двуокиси углерода. \ [CO + O_2 \ вправо CO_2 \]
3. Окисление углеводородов до диоксида углерода и воды. \ [C_xH_ {4x} + 2xO_2 \ стрелка вправо xCO_2 + 2xH_2O \]

Каталитический нейтрализатор угонный

Из-за наличия драгоценных металлов в покрытии внутренней керамической конструкции многие каталитические нейтрализаторы стали объектами краж.Преобразователь является наиболее легкодоступным компонентом, поскольку он находится снаружи и под автомобилем. Вор легко мог проскользнуть под машину, пропилить соединительные трубки на каждом конце и уйти вместе с каталитическим нейтрализатором. В зависимости от типа и количества драгоценных металлов внутри каталитический нейтрализатор можно легко продать по 200 долларов за штуку.

Глобальное потепление

Хотя каталитический нейтрализатор помогает снизить токсичность выхлопных газов автомобильных двигателей, он также оказывает вредное воздействие на окружающую среду.При конверсии углеводородов и окиси углерода образуется двуокись углерода. Двуокись углерода — один из наиболее распространенных парниковых газов, вносящий значительный вклад в глобальное потепление. Конвертеры иногда вместе с углекислым газом перестраивают азотно-кислородные соединения с образованием закиси азота. Это то же соединение, которое используется в веселящем газе и в качестве усилителя скорости в автомобилях. Как парниковый газ, закись азота в 300 раз сильнее углекислого газа и пропорционально способствует глобальному потеплению.

Список литературы

1. Тимберлейк, Карен К. Химия: Введение в общую, органическую и биологическую химию . 10-е изд. Верхняя Сэдл Ривер: Высшее образование Прентис Холл, 2008.
2. Петруччи, Ральф Х., Уильям С. Харвуд и Джефф Э. Херринг. Общая химия: принципы и современные приложения . 9 изд. Река Аппер Сэддл: Прентис Холл, 2006. d Biological Chemistry . 10-е изд. Тимберлейк, Карен К. Химия: Введение в общие, органические и биологические Chmi

Проблемы

1. Каковы потенциальные опасности токсичных веществ, выбрасываемых автомобилем без каталитического нейтрализатора?
2. Какие 3 окислительно-восстановительные реакции происходят в трехкомпонентном каталитическом нейтрализаторе?
3. Каталитический нейтрализатор работает со 100% эффективностью? Почему или почему нет?
4. Как можно повредить или неправильно использовать каталитические нейтрализаторы?
5. Почему кражи каталитических нейтрализаторов? What ar

Авторы

Как работают автомобильные катализаторы и для чего они нужны.

«Мы рассказываем все о катализаторах выхлопных газов автомобилей».

Что такое катализатор и для чего он нужен?

Некоторые принимают катализатор за фильтр, это явно не так.

Он просто вызывает реакцию в выхлопных газах, которая превращает вредные выбросы в более безопасные.

В идеальном мире автомобильный двигатель эффективно сжигал бы весь бензин, подаваемый в двигатель, и не выделял бы ничего, кроме углекислого газа и водяного пара.

К сожалению, двигатель внутреннего сгорания не очень эффективный зверь, в результате с выхлопными газами выбрасывается несколько различных загрязняющих веществ.

Каталитические нейтрализаторы стали обязательными в Великобритании для всех новых автомобилей с 1 ^st января 1993 года, чтобы уменьшить загрязнение окружающей среды. Их часто обвиняют в потере мощности, о чем мы говорим в статье , посвященной спортивному катализатору .

Catalysts — агентство по проверке выбросов загрязняющих веществ в выхлопных газах

Какие вредные компоненты содержатся в выхлопных газах?

Неполное сгорание бензина приводит к образованию окиси углерода и различных летучих органических соединений (ЛОС).

Эта проблема наиболее серьезна при работе на холостом ходу или при замедлении. Окись углерода ядовита и является парниковым газом.

Летучие органические соединения вредны для здоровья, а некоторые могут вызывать рак.

Очень высокие температуры в двигателе (более 1500 ° C) вызывают реакцию азота из воздуха с кислородом воздуха с образованием оксидов азота.

Они вызывают различные проблемы, например, диоксид азота реагирует с атмосферной водой с образованием разбавленной азотной кислоты, которая вызывает кислотные дожди.

Воздействие солнечного света на эту смесь загрязняющих веществ вызывает фотохимический смог и образование других загрязняющих веществ, таких как озон.

Так как же катализатор преобразовывает эти элементы?

Вы можете думать о своем катализаторе как о агентстве по знакомству с загрязнителями выхлопных газов, которое помогает им найти своего идеального партнера и превращает их в диоксид углерода и водяной пар.

Некоторые химические реакции, происходящие в каталитическом нейтрализаторе, показаны ниже.

• оксид углерода + кислород → диоксид углерода
• Летучие органические соединения (частично сгоревший бензин) + кислород → двуокись углерода + вода
• окись азота + окись углерода → двуокись углерода + азот

Выше стандартного поперечного сечения катализатора и ниже спортивного катализатора.

Вы можете видеть, что спортивный кот течет намного лучше и менее ограничен.

Между этими двумя крайностями доступны различные классы размера ячеек.

Каталитический нейтрализатор — это чудо инженерной мысли. Когда вы включаете двигатель, он должен справиться с резким повышением температуры на несколько сотен ° C менее чем за минуту.

Рабочие температуры составляют до 1000 ° C, на хорошо настроенных двигателях TorqueCars они чаще становятся на верхнем пределе этого диапазона.

Катализатор должен обеспечивать хороший контакт с выхлопными газами, не препятствуя их потоку.

Скорость, с которой текут выхлопные газы, означает, что у катализатора есть несколько миллисекунд, чтобы творить чудеса.

Ответ — керамическая решетка с примерно 400 каналами на квадратный дюйм, покрытая смесью драгоценных металлов, платины, родия и палладия, а также других оксидов металлов.

Одна из основных причин поломки каталитических нейтрализаторов — высокие температуры.

Обычная рабочая температура составляет 150-600 ° C, но пропуски зажигания и высокие скорости движения могут привести к температуре до 1000 ° C.

Повреждает поверхность катализатора, снижая его эффективность, и в экстремальных условиях может расплавить керамику.

Еще одна проблема — отравление загрязняющими веществами в выхлопных газах. Сера в бензине или фосфор из моторного масла могут необратимо снизить эффективность катализатора.

Пожалуйста, присоединяйтесь к нам на нашем дружеском форуме, чтобы быть в курсе последних тенденций в области катализаторов и выхлопных систем для вашего автомобиля.

ПОЖАЛУЙСТА, ПОМОГИТЕ: МНЕ НУЖНЫ ВАШИ ПОЖЕРТВОВАНИЯ, ЧТОБЫ ПОКРЫТЬ РАСХОДЫ НА РАБОТУ ЭТОГО САЙТА И ПОДДЕРЖАНИЕ ЕГО РАБОТЫ. Я не беру с вас за доступ к этому веб-сайту, и это экономит большинство читателей TorqueCars долларов на 100 долларов каждый год — , но мы НЕ ПРИБЫЛЬНЫ и даже не покрываем наши расходы.Чтобы мы продолжали работать, ПОЖАЛУЙСТА, Пожертвуйте здесь

Эта статья написана мной, Уэйнном Смитом, основателем TorqueCars, и я ценю ваши отзывы и предложения. Эта запись была подано по статьям, Уход за автомобилем. Вы можете оставить отзыв ниже или присоединиться к нашему форуму, чтобы подробно обсудить эту статью и модификацию автомобиля с нашими участниками.

Если вам понравилась эта страница , поделитесь ею с друзьями, напишите ссылку на своем любимом форуме или используйте параметры закладок, чтобы сохранить ее в своем профиле в социальной сети.

Обратная связь

Пожалуйста, используйте наш форум , если вы хотите задать вопрос о настройке , и обратите внимание, что мы не продаем запчасти или услуги, мы просто интернет-журнал.

Помогите нам улучшить, оставьте предложение или дайте чаевые

Что такое каталитический нейтрализатор и зачем он нам?

В среднем автомобиль состоит из множества деталей — около 30 000 — и каждая из них выполняет определенную функцию. От простых гаек и болтов, скрепляющих все вместе, до самого двигателя, каждая машина представляет собой сложную комбинацию этих частей.Итак, когда дело доходит до каталитического нейтрализатора, вы, вероятно, знаете, что это деталь автомобиля, но, скорее всего, это так. Вы можете удивиться, узнав, что работа каталитического нейтрализатора заключается в преобразовании вредных загрязнителей в менее вредные выбросы еще до того, как они покинут выхлопную систему автомобиля. ¹

Знаете ли вы, что делать, когда загорается индикатор проверки двигателя? Узнайте больше здесь.

Если ваша машина была произведена после 1975 года, то, скорее всего, да.Каждая машина на дороге является источником вредных выбросов угарного газа, углеводородов и оксидов азота. ¹ Ежедневно ездят миллионы автомобилей, и это загрязнение может создать большие проблемы. Выбросы выхлопных газов способствуют заболеваниям дыхательных путей, плохому качеству воздуха и загрязнению окружающей среды. ² Для борьбы с этим вредным воздействием Агентство по охране окружающей среды (EPA) усилило нормы выбросов в середине 1970-х, и каталитический нейтрализатор был обязательным компонентом на всех автомобилях с 1975 года (год его создания). ³

Каталитический нейтрализатор расположен в нижней части автомобиля, в выхлопной системе между выпускным коллектором и глушителем. ² Сама деталь имеет форму бусинок или сот и покрыта металлическим катализатором, обычно комбинацией платины, родия и палладия. ¹ Когда выхлопные газы проходят через нагретый каталитический нейтрализатор, происходят два каталитических события:

1. Катализатор восстановления — это первое из двух каталитических событий, которые происходят.Он использует металлические катализаторы для уменьшения вредных оксидов азота путем разделения молекул на азот и кислород. Азот задерживается внутри конвертера, а кислород проходит через него. ¹
2. Катализатор окисления — это второе каталитическое событие. Он уменьшает количество несгоревших углеводородов и оксида углерода за счет их сжигания (окисления) над металлическим катализатором. ¹

По сути, ваш каталитический нейтрализатор отфильтровывает вредные побочные продукты в выхлопе и сжигает их. ² И хотя основная функция каталитического нейтрализатора заключается в сокращении вредных выбросов, он также повышает эффективность вашего автомобиля, а автомобиль в хорошем состоянии продлит срок службы вашего каталитического нейтрализатора, сводя к минимуму возможность дорогостоящего ремонта каталитического нейтрализатора или замена.

Есть много возможных признаков того, что ваш каталитический нейтрализатор неисправен. Вялый двигатель или пониженное ускорение — это незаметные симптомы, которые нельзя игнорировать — попросите механика диагностировать проблему как можно скорее.Темный выхлопной дым и запах серы или тухлых яиц из выхлопных газов — более заметные признаки неисправности каталитического нейтрализатора. ⁴

Другие проблемы с автомобилем могут привести к повреждению каталитического нейтрализатора. Пропуски зажигания в свечах зажигания или отказавший кислородный датчик могут вызвать перегрев каталитического нейтрализатора. Он также может быть поврежден загрязняющими веществами в топливе; этилированное топливо разрушает металлы-катализаторы, хотя в США его редко можно найти. Охлаждающая жидкость двигателя может просочиться в систему сгорания из-за неисправной прокладки головки блока цилиндров, что может привести к засорению каталитического нейтрализатора. ⁴ Любые утечки жидкости следует устранять быстро; это поможет предотвратить возможное повреждение каталитического нейтрализатора или других частей вашего автомобиля. Хотя очиститель каталитического нейтрализатора — это вариант для устранения мелких засоров, скорее всего, он не повлияет на более серьезные проблемы. ²

Лучший способ избежать ремонта или замены каталитического нейтрализатора — это следовать рекомендованному графику технического обслуживания вашего автомобиля и поддерживать системы выхлопа, выхлопа и сгорания в хорошем состоянии.Ухоженный автомобиль поможет продлить срок службы каталитического нейтрализатора на десять и более лет. ⁴ Но в редких случаях требуется ремонт или замена катализатора.

Прочтите здесь о других основных советах по обслуживанию автомобиля.

Ремонт каталитического нейтрализатора иногда является вариантом, хотя он может быть почти таким же дорогим, как и замена. Средняя стоимость ремонта каталитического нейтрализатора может составлять от 1000 до 2500 долларов. Это связано с тем, что для каталитического нейтрализатора требуются драгоценные металлы, такие как платина, родий и палладий.Эти материалы дороги для механиков, что приводит к более высокой стоимости ремонта. ³ Помимо замены этих металлов, глубокая очистка — один из немногих вариантов ремонта. ⁶ Если каталитический нейтрализатор имеет чрезмерный износ, замена может быть единственным вариантом.

Аналогичным образом, замена каталитического нейтрализатора стоит довольно дорого. Стоимость замены каталитического нейтрализатора составляет около 2000 долларов — и это только за саму деталь. ⁷ Кроме того, стоимость установки и рабочей силы еще больше повысит цену.

Какими бы дорогими ни были, когда требуется замена или ремонт каталитического нейтрализатора, это необходимо для вашего автомобиля. Удаление каталитического нейтрализатора не является безопасным или законным вариантом, поскольку в 1975 году Агентство по охране окружающей среды определило его в качестве обязательного компонента. ³ Автомобиль не будет нормально работать без каталитического нейтрализатора, и небольшие проблемы могут в конечном итоге привести к отказу двигателя. ⁴ Не говоря уже о вредных выбросах в атмосферу.

Сохраните молодость вашего стареющего автомобиля с помощью нашего контрольного списка по уходу за автомобилем здесь.

Каталитический нейтрализатор, несомненно, является одной из самых важных частей автомобиля, и по нескольким причинам. Каталитический нейтрализатор помогает уменьшить количество переносимых по воздуху загрязнителей, которые могут нанести вред людям, а также окружающей среде, превращая 90% вредных выбросов в менее вредные газы. ⁵ Хорошо обслуживаемый каталитический нейтрализатор повышает эффективность вашего автомобиля, напрямую влияя на его общее состояние и производительность.

Ваш механик может помочь вам решить, нужно ли и когда вам следует подумать о замене каталитического нейтрализатора.Ремонт вашего автомобиля может быть дорогостоящим, но он не должен замедлять вас. Кредитная карта Synchrony Car Care ™ поможет вам оплатить все крупные автомобильные расходы — запланированные и внеплановые — на ваш автомобиль, грузовик или жилой дом. Узнайте больше здесь. *

* При условии утверждения кредита. Действует везде, где Synchrony Car Care ™ принимается в США, включая Пуэрто-Рико.