Так выглядит внутренняя часть катализатора автомобиля во время его работы: видео

Что происходит внутри каталитического нейтрализатора в автомобиле: пример

Каталитический нейтрализатор – одна из тех частей автомобиля, о работе которой вы знаете лишь в теории, но никогда не сможете увидеть ее в действии, если у вас нет рентгеновского зрения. Но теперь у вас появилась такая возможность благодаря техноблогеру, который, разрезав катализатор пополам, решил показать всем, что происходит внутри этого автокомпонента, когда он выполняет свою работу. 

 

Проще говоря, каталитический нейтрализатор предназначен для улавливания и сжигания всех видов вредных загрязняющих веществ, прежде чем ваш автомобиль выплюнет их в окружающую природу. Речь идет о таких вещах, как окись углерода, углеводород и окись азота, – это вещества в выхлопной системе автомобиля, образующиеся от сгорания топлива, которыми никто не должен дышать. За счет нейтрализации всех этих вредных химических веществ и несгоревшего топлива (они подвергаются воздействию сотен градусов температуры) вредные выбросы автомобилей серьезно сокращаются.

 

Мы уже рассказывали более подробно о том, что именно и как делает каталитический нейтрализатор в автомобилях. Те, кому интересно, могут прочитать нашу статью. Здесь же кратко напомним простыми словами принцип работы автомобильного катализатора:

 

Автомобильный катализатор врезан в выхлопную систему автомобиля. Располагается, как правило, в первой трети выхлопной системы, ближе к двигателю. Автокомпонент представляет собой металлическую камеру, которая, принимая выхлопные газы, изменяет их химический состав с целью уменьшения объема вредных веществ в выбросах автомобиля, получаемых при сгорании топлива (поступают из выпускного коллектора двигателя). 

 

Внутри катализатора находится сотовая структура на керамической основе, покрытая драгоценными металлами. Причем каждый вид металлов выполняет свою функцию по сокращению выбросов (каждый вид драгоценного металла нейтрализует только определенный тип химических веществ)

 

По всему Интернету сегодня есть различные диаграммы и видео с пояснениями принципа работы автомобильного катализатора, но вы вряд ли до сегодняшнего дня могли увидеть, как работает катализатор внутри, когда стоит на автомобиле. Благодаря интересному видео с канала Warped Perception теперь у вас есть такая возможность:

В ролике вы увидите, как техноблогер разрезал катализатор пополам, оснастив его прозрачным корпусом. Затем модифицированный нейтрализатор был подключен к двигателю. Как видно в видео, сначала соты внутри катализатора начинают светиться красным, а затем начинается горение. Это наглядный пример, почему на современных автомобилях с небольшим клиренсом не стоит парковаться на куче сухих листьев или на скошенной сухой траве. 

 

Правда, обратим внимание, что этот ролик дает нам общее представление о работе катализатора в выхлопной системе автомобиля. Все равно это приблизительная симуляция работы системы нейтрализации вредных веществ в выхлопной системе. Так что разрезание катализатора пополам, установка в гараже прозрачного защитного экрана не имитирует реальных условий, и, следовательно, этот пример может стать объектом пристального внимания автоэкспертов и специалистов, которые обязательно укажут на то, что в реальных условиях все работает иначе. 

 

Но цель этого видео на самом деле – не приблизить работу катализатора в реальных условиях. Видеоблогер снял этот ролик для того, чтобы появилось понимание, как выглядит каталитический нейтрализатор внутри и как именно он работает. Согласитесь, наличие реальных визуальных изображений всегда увлекательнее, чем просто скучный просмотр диаграмм.

 

Видео YouTube-канала Warped Perception дает нам отличное представление о том, как выглядит автомобильный катализатор после того, как мы завершили долгую поездку на своем автомобиле. Теперь вы будете знать, что после того, как вы припарковали свой автомобиль, его катализатор имеет высокую температуру. Вот почему вы часто можете слышать щелчки из-под машины, когда выключили двигатель. Эти щелчки идут не только от выхлопной системы, но и от катализатора, который резко начинает остывать сразу после того, как вы заглушили двигатель авто. 

Ремонт катализатора — как провести своими руками + Видео

Если однажды вы заметили, что при эксплуатации автомобиля наблюдается затрудненный запуск двигателя, или он не развивает полной мощности, то можно делать выводы о неисправности выхлопной системы автомобиля. Конечно, не исключены и другие причины, но в данной статье мы рассмотрим лишь систему выпуска отработавших газов, а точнее, его составную часть – катализатор.

Что такое катализатор?

Катализатор – это деталь выхлопной системы, которая необходима для очистки отработанных газов от примесей — от окислений углерода, углеводородов и продуктов сгорания азота. Катализатор вступает в реакцию с этими веществами и, на выходе получается дым, который уже соответствует экологическим нормам.

Катализатор имеет особую внутреннюю конструкцию – это керамические или металлические соты, на которые нанесен специальный сплав. Соты позволяют достаточно широко увеличить площадь конструкции, а следовательно, повысить эффективность и долговечность детали.

Неисправности катализаторов

 

Так как катализатор находится в закрытом пространстве, единственное, наиболее пагубное влияние на него оказывает низкое качество топлива. Дело в том, что в российском производстве топлива применяют специальное вещество – тетраэтилсвинец, которое уничтожает покрытие сот катализатора. После этого, деталь становится непригодной к дальнейшей работе, выброс вредных веществ увеличивается, а на стенках катализатора начинает оседать большое количество инородных частиц, которые препятствуют прохождению выхлопного дыма, уменьшая мощность автомобиля.

Вторая причина заключается в дорожном покрытии. Тонкая сетка катализатора очень чувствительна к вибрациям, которые возникают при движении по неровностям. В конечном итоге, соты разрушаются или попросту отрываются с посадочных мест.

Ремонт и замена катализатора своими руками

Катализатор является неремонтопригодной деталью, именно поэтому, в большинстве случаев, она имеет определенный срок службы, после которого следует обязательная замена. Планка проведения замены может серьезно различаться в зависимости от качества изготовления. Идеальный километраж – это 100 тысяч километров, однако, есть производители, катализаторы которых не проходят и 80 тысяч.

Какие действия можно предпринять при поломке катализатора?

1. Некоторые водители практикуют выбивание сот из катализатора. Данное действие очень опасно для двигателя, так как напыление попадает в цилиндры. Естественно, это поможет, но ненадолго.
2. Можно попробовать исключить катализатор и соединить все части выхлопной системы напрямую. В этом случае, готовьтесь к тому, что выхлопная система целиком подлежит замене после 20 тысяч километров.
3. Замена катализатора. Является самым лучшим и самым дорогим вариантом, так как новый катализатор стоит достаточно дорого. Кроме того, никто не дает гарантий того, что новая деталь не прогорит через 50 тысяч километров. Это связано с тем, что на рынке автозапчастей уже достаточно бракованных изделий.
4. Есть еще один дешевый и надежный вариант. Он подразумевает замену катализатора на подобный аналог – пламегаситель. Это несложное устройство стоит очень дешево и по экологическим нормам полностью соответствует обычному катализатору. Помимо этого, такое устройство допускается к прохождению ТО и не вызовет нареканий со стороны сотрудников дорожной инспекции.

Видео — Ремонт катализатора на примере Chrysler Sebring

На этом ремонт катализатора своими руками закончен. Еще раз напоминаем, что проведение ремонтных работ в отношении любой детали выхлопной системы ни к чему хорошему не приводит, поэтому, при обнаружении первых признаков неисправности, рекомендуется менять деталь сразу. 

Ремонт катализатора своими руками. Полная пошаговая инструкция

Если была проведена диагностика катализатора, которая показала, что элемент забился и сопротивление прохода отработавших газов значительно возросло, значит катализатор нужно промыть. Когда промывка очистителем катализатора невозможна (при механическом повреждении), тогда деталь придется заменить. В случае, если замена катализатора нецелесообразно экономически, катализатор придется удалить.

Содержание:

Принцип работы и роль катализатора

Большинство современных автомобилей оборудованы двумя нейтрализаторами: основным и предварительным.

Система выпуска

Основной катализатор

В выпускной коллектор встраивается предварительный нейтрализатор (таким образом его прогрев до рабочей температуры значительно ускоряется).

Теоретически, для двигателя каталитические нейтрализаторы приносят вред, так как значительно увеличивается сопротивление выпускного тракта. Для того, чтобы поддержать необходимую температуру катализатора на некоторых режимах возникает необходимость обогащения смеси.

В результате это приводит к заметному снижению характеристик мотора по расходу топлива и мощности. Но иногда простое удаление катализатора может усугубить ситуацию, так как система очистки выхлопных газов на большинстве автомобилей плотно связана с системой управления двигателем. Есть вероятность, что работа двигателя будет осуществляться в аварийном режиме (CHECK ENGINE), что несомненно приведет к ограничению мощности, а также увеличенному расходу топлива.

Как ремонтировать катализатор

В том случае, если вы все-таки решили убрать катализатор, то предварительно необходимо узнать о вероятных последствиях и способах, которые помогут их обойти. Желательно пообщаться с владельцами таких – же автомобилей (в интернете огромное количество клубов любителей автомобилей определенной марки).

Состояние сот катализатора

В общем, в том случае, который указан на схеме выше, первый датчик кислорода не отслеживает состояние катализаторов, никак не скажутся на его показания удаление последних, второй датчик температуры придется обмануть, для этого устанавливаем обманку ввёртыш под датчик, делаем это для того, чтобы показания датчика без катализатора были равны или приблизительны тем, которые были при установленном катализаторе. В случае, если и второй датчик является лямбдой нужно быть аккуратнее, так как после удаления катализатора, скорее всего, потребуется перепрошивка блока управления двигателем (в некоторых случаях можно провести коррекцию).

В продемонстрированном на схеме выше случае, на показания датчиков оказывает влияние состояние предварительного катализатора. Таким образом, правильнее будет удалить основной катализатор и промыть предварительный.

В итоге получим минимальное сопротивление выпускного тракта, данные изменения не будут оказывать никакое влияние на систему управления двигателем, но при вкручивании ввёртыша, показания датчика температуры отработавших газов будут ошибочные и это не есть good. Но это все теория, а на практике нужно учесть состояния сот катализатора.

Просевшие и прогоревшие катализаторы — в утиль.

Составляем план работ — промываем предварительный катализатор и удаляем основной, вот и все можно начинать.

Первым нужно снять выпускной коллектор, предварительный катализатор интегрирован в нём:

Выпускной коллектор. Болты крепления коллектора

Выпускной коллектор. Предварительный нейтрализатор

Выпускной коллектор снимаем. Получаем в итоге такую деталь:

Соты представляют собой длинные, но довольно тонкие каналы, поэтому диагностируем их состояние внимательно на просвет, желательно использовать небольшой, но достаточно яркий источник света, напряжение которого не превышает 12В (правила безопасности соблюдаем).

Наружный осмотр:

Состояние сот почти идеальное для пробега в 200 тыс. км.

При проверке на свет, был обнаружен небольшой дефект, он не представляет опасности и вреда:

Промывку проводим в том случае, если механические повреждения отсутствуют (к ним относятся просадка, прогар и т.д.), наличие отложений, которые значительно уменьшают проходное сечение. Соты нужно тщательно продуть спреем для карбюраторов либо воспользоваться пенным очистителем катализатора.

Если отложений очень много, то после продувки спреем катализатор можно замочить на ночь в емкости с соляркой. После чего, продувку повторить. Не забудьте о канале рециркуляции выхлопных газов (ещё одна подлянка экологов):

Если вы всё таки удалили предварительный катализатор, то канал придется тщательно промыть, так как крошка, образовавшаяся при удалении может попасть во впуск, а оттуда в цилиндры (легко догадаться, что зеркало цилиндров не слабо пострадает).

Все операции, которые проводятся с основным катализатором, схожи с операциями, описанными на примере предварительного катализатора. Далее начинаем сборку, собирать нужно в обратном порядке, прокладки должны быть новые или очень хорошо очищенные старые, собираем аккуратно, ничего не забываем.

Удаляем основной катализатор

В моём случае было достаточно выкрутить две гайки крепления отводящей трубы, а так же отогнуть трассу после нейтрализатора в сторону.

На удивление японский катализатор, после 200 тысяч километров всё ещё полон сил.

Конечно жалковато дорогущий катализатор, но его нужно пробить, таким образом мы облегчим дыхание двигателя. Соты катализатора очень просто пробить перфоратором с победитовым сверлом 23 мм.

Соты катализатора удалять целиком я не стал, мною было пробито два отверстия, излишки были удалены.

Цель только частичное удаления катализатора проста – соты, которые остались вокруг стенок, будут уменьшать резонансные колебания, а пробитого отверстия вполне хватит, чтобы избавится от повышенного сопротивления прохождения отработанных газов в районе катализатора.

Вблизи выглядит так:

После удаления сот, удаляем их обломки из бочки катализатора. Для этого нужно завести машину и хорошо прогазовать, пока не перестанет идти пыль от керамики.Далее ставим на место отводящую трубу и наслаждаемся результатом.

Плюсы частичного удаления катализатора:

• уровень шума аналогичный стоковому;
• можно избавиться от дребезжания в районе бочки катализатора;
• увеличение мощности двигателя приблизительно на 3%;
• расход топлива снижается на 3%;
• керамическая пыль не попадет в камеру сгорания.

Вот и все, как Вы заметили, удаление катализатора не представит никакой сложности. В сервисе меня попытались развести на разрезание катализатора, прочистку и обратное сваривание корпуса. Соответственно и цену они за «такую сложную», к тому же и бесполезную работу, загнули бы соответствующую.

Источник: http://avtogid4you.narod2.ru/In_the_garage/overhaul_catalytyc

Дополнительные материалы по теме:

Спрашивайте в комментариях. Ответим обязательно!

Гарантия на автомобили Киа

Общие положения

Kia не просто продает автомобили. Мы хотим, чтобы наши клиенты наслаждались ими долгие годы.

Мы используем новейшие инженерные и технические ноу-хау для проектирования и сборки автомобилей, и мы думаем, что вы оцените результат каждый раз, садясь за руль. 5-летняя гарантия распространяется на новые автомобили Kia, купленные у Дилера Kia в РФ, зарегистрированные и используемые на территории РФ.

Подробные условия гарантии указаны в Сервисной книжке и договоре купли-продажи автомобиля при покупке автомобиля у Дилера Kia в РФ.

Сервисная Книжка и условия гарантии

Все положения и условия гарантии, изложенные в Сервисной книжке, которую владелец получил при приобретении автомобиля Kia у Дилера, являются приоритетными. При наличии в Сервисной книжке отдельных положений и условий, ссылающиеся на официальный сайт Kia – приоритетными являются условия, изложенные на официальном сайте Kia.

Дилер

Решение об отнесении или нет каждого конкретного случая к гарантийному принимается Дилерами самостоятельно без согласования с ООО «Киа Россия и СНГ». Решение Дилер Kia принимает в соответствии с документами, регулирующими его деятельность, а также на основе данных по условиям и режиму эксплуатации каждого конкретного автомобиля.

Что покрывается гарантией

Дилер Kia готов выполнить гарантийный ремонт, используя оригинальные детали, чтобы устранить проблему, покрываемую гарантией, без взимания дополнительной платы. Гарантия на детали, отремонтированные или установленные взамен неисправных, предоставляется до конца срока гарантии на автомобиль, за исключением элементов, на которые установлен гарантийный срок меньшей продолжительности в соответствии с Сервисной книжкой.

Основная гарантия

На основные элементы автомобилей Kia, эксплуатируемых на территории России, кроме специфических и специально оговоренных, гарантийный период с момента продажи первому Владельцу составляет 60 месяцев или 150 000 км пробега, в зависимости от того, что наступит раньше.

Аккумуляторная батарея

На оригинальную аккумуляторную батарею (установленную Изготовителем) гарантийный период составляет 6 месяцев с даты продажи автомобиля без ограничения пробега. На батарею системы «ЭРА-ГЛОНАСС» (установленную Изготовителем) гарантийный период составляет 36 месяцев с даты продажи автомобиля без ограничения пробега.

Заправка кондиционера хладагентом

Изготовитель гарантирует, что заправка кондиционера хладагентом будет достаточной в течение 6 месяцев с даты продажи автомобиля без ограничения пробега. В случае выхода из строя элементов системы кондиционирования по вине Изготовителя заправка кондиционера покрывается гарантией.

Автомобильные шины

Гарантия на автомобильные шины, первоначально установленные на автомобиль, предоставляется их Изготовителем. В случае возникновения претензии по автомобильным шинам обратитесь к Вашему Дилеру Kia, который предоставит Вам необходимую информацию для предъявления претензии Изготовителю автомобильных шин.

Дополнительное оборудование

Гарантия на дополнительное оборудование, приобретённое у дилера, предоставляется его Изготовителем. В случае возникновения претензий, обратитесь к Вашему Дилеру Kia, который обеспечит Вам необходимую поддержку и обслуживание в соответствии с гарантийной политикой Изготовителя дополнительного оборудования.

Программное обеспечение

Из-за сложности компьютерного программного обеспечения и систем глобального позиционирования Изготовитель не предоставляет гарантии того, что функционирование программного обеспечения будет непрерывным или свободным от ошибок, или того, что информация, предоставляемая программным обеспечением, не будет содержать ошибок, включая актуальное местонахождение Пользователя, информацию о дорожной сети, ее наличии и состоянии или наличии населенных пунктов.

Аудио / аудио-видео навигационная система

Гарантийный срок на аудио / аудио-видео навигационную систему, установленную на автомобиль, определена сроком 36 месяцев или 60 000 км пробега, в зависимости от того, что наступит ранее, отсчитывая от даты продажи автомобиля.

Запасные части

Гарантия на оригинальные запасные части Kia, заменённые в ходе коммерческого ремонта, составляет 12 месяцев или 20 000 км пробега, в зависимости от того, что наступит ранее, отсчитывая от даты закрытия заказ-наряда.

Удаление катализатора Киа, вырезать катализатор Kia в Москве по низким ценам

При появлении проблем с катализаторами у Вас есть решение проблемы 4 способами:

Способ №1. Замена на новый оригинальный катализатор.

Все хорошо, но один большой минус, – это очень и очень высокая цена.

Способ №2. Любимый способ 80% сервисов, которые не любят думать

Состоит из 2 этапов:

а) Механическое удаление катализатора (для облегчения прохождения газов в выхлопной системе) с последующей установкой пламегасителя.

б) Установка механической обманки, якобы для то чтобы не появилась ошибка по работе катализатора.

Но давайте разберемся, как работает механическая обманка и почему нельзя их ставить.

Для понимания рассмотрим конструкцию установки лямбда зонда штатно и через механическую обманку.

При штатной установки лямбда зонда отработанные газы НАГРЕВАЮТ, ОЧИЩАЮТ, ПРОВЕТРИВАЮТ и ПРОЖИГАЮТ датчик (рабочая температура датчика 350-400 градусов).

Но как только Вы устанавливаете его в механическую обманку (отводите от основного потока) он явно не догревается (УЖЕ ВРЕТ), не проветривается, не прожигается и если он в начале хоть как-то заработал, то встает вопрос через сколько он перестанет работать.

Способ №3. Механическая составляющая не отличается от способа 2.

А вот реализация нормализации работы двигателя здесь уже сложнее: с помощью специального оборудования считывается программа управления двигателя и заливается программа ЕВРО-2.

Вот тут и появляются основные вопросы: где эта программа родилась, кто ее создал, не навредит ли она работе двигателя, не появятся ли проблемы через какое-то время.

И как их потом решать?

«Мы такие машины прошивали», — это не аргумент.

Здесь технология следующая:

Считывается программа, закидывается в интернет, получают другую программу и заливают ее в машину.

«Видите чек не горит» — значит ЕВРО-2. Почему ЕВРО-2, кто сказал ЕВРО-2, кто создавал эту программу, — одни вопросы.

Чаще всего замыливают ошибки по катализаторам, лямбда зондам и все.

Способ №4. Теперь способ, который выбрали мы, мы его и реализовали.

В механической составляющей, мы после удаления катализатора из корпуса, внутри корпуса катализатора делаем систему, которая гасит звук, чтобы не было громко после удаления. При этом не меняем заводскую геометрию труб, и внешне нет никаких изменений. С точки зрения электроники мы к штатному датчику лямбда зонда, который стоит в своем родном месте, подключаем разработанное нами электронное устройство (эмулятор), которое изменяет сигнал датчика так, что блок управления делает вывод, что катализатор стоит и функционирует правильно. При этом навредить что-либо мы не можем по определению.

Способ опробован временем!

Как работает водородный двигатель и какие у него перспективы

Автомобили с водородными двигателями называют главными конкурентами электрокаров. Но у технологии пока что немало минусов, и, например, основатель Tesla Илон Маск называет ее «тупой и бесполезной». Прав он или нет?

С 2018 года в ЕС действует запрет на дизельные автомобили новейшего поколения в населенных пунктах [1]. Это стало поворотным моментом в развитии рынка электрокаров, а также — гибридных и водородных двигателей.

Великобритания еще в 2017-м высказывалась за полный запрет бензиновых авто к 2040 году. Тогда же, если верить исследованию Bloomberg New Energy Finance [2], на электрокары будет приходиться 35% от всех продаж автомобилей. Уже к 2030 году Jaguar и Land Rover планируют довести число электрокаров в своих линейках до 100% [3]. Часть из них тоже работает на водороде.

История развития рынка водородных двигателей

Первый двигатель, работающий на водороде, придумал в 1806 году французский изобретатель Франсуа Исаак де Риваз [4]. Он получал водород при помощи электролиза воды.

Первый патент на водородный двигатель выдали в Великобритании в 1841 году [5]. В 1852 году в Германии построили двигатель внутреннего сгорания (ДВС), который работал на воздушно-водородной смеси. Еще через 11 лет французский изобретатель Этьен Ленуар сконструировал гиппомобиль [6], первые версии которого работали на водороде.

В 1933 году норвежская нефтегазовая и металлургическая компания Norsk Hydro Power переоборудовала [7] один из своих небольших грузовиков для работы на водороде. Химический элемент выделялся за счет риформинга аммиака и поступал в ДВС.

В Ленинграде в период блокады на воздушно-водородной смеси работали около 600 аэростатов. Такое решение предложил военный техник Борис Шепелиц, чтобы решить проблему нехватки бензина. Он же переоборудовал 200 грузовиков ГАЗ-АА для работы на водороде.

Первый транспорт на водороде выпустила в 1959 году американская компания Allis-Chalmers Manufacturing Company — это был трактор [8].

Первым автомобилем на водородных топливных элементах стал Electrovan от General Motors 1966 года. Он был оборудован резервуарами для хранения водорода и мог проехать до 193 км на одном заряде. Однако это был единичный демонстрационный экземпляр, который передвигался только по территории завода.

В 1979-м появился первый автомобиль BMW с водородным двигателем. Толчком к его созданию послужили нефтяные кризисы 1970-х, и по их окончании об идее альтернативных двигателей забыли вплоть до 2000-х годов.

В 2007 году та же BMW выпустила ограниченную серию автомобилей Hydrogen 7, которые могли работать как на бензине, так и на водороде. Но машина была недешевой, при этом 8-килограммового баллона с газом хватало всего на 200-250 км.

Первой серийной моделью автомобиля с водородным двигателем стала Toyota Mirai, выпущенная в 2014 году. Сегодня такие модели есть в линейках многих крупных автопроизводителей: Honda, Hyundai, Audi, BMW, Ford и других.

Toyota Mirai 2016 года выпуска

Как работает водородный двигатель?

На специальных заправках топливный бак заправляют сжатым водородом. Он поступает в топливный элемент, где есть мембрана, которая разделяет собой камеры с анодом и катодом. В первую поступает водород, а во вторую — кислород из воздухозаборника.

Каждый из электродов мембраны покрывают слоем катализатора (чаще всего — платиной), в результате чего водород начинает терять электроны — отрицательно заряженные частицы. В это время через мембрану к катоду проходят протоны — положительно заряженные частицы. Они соединяются с электронами и на выходе образуют водяной пар и электричество.

Схема работы водородного двигателя

По сути, это — тот же электромобиль, только с другим аккумулятором. Емкость водородного аккумулятора в десять раз больше емкости литий-ионного. Баллон с 5 кг водорода заправляется около 3 минут, его хватает до 500 км.

Как работает водородный двигатель внутри Toyota Mirai

Где применяют водородное топливо?

• В автомобилях с водородными и гибридными двигателями. Такие уже выпускают Toyota, Honda, Hyundai, Audi, BMW, Ford, Nissan, Daimler;
• В поездах. Первый такой был выпущен в Германии компанией Alstom и ходит по маршруту Букстехуде — Куксхафен;
• В автобусах: например, в городских низкопольных автобусах марки MAN.
• В самолетах. Первый беспилотник на водороде выпустила компания Boeing, внутри — водородный двигатель Ford;
• На водном транспорте. Siemens выпускает подводные лодки на водороде, а в Исландии планируют перевести на водородное топливо все рыболовецкие суда;
• Во вспомогательном транспорте. Водород используют в электрокарах для гольфа, складских погрузчиках, сервисных автомобилях логистических компаний и аэропортов;
• В энергетике. Электростанции мощностью от 1 до 5 кВт, работающие на водороде, могут обеспечивать теплом и энергией небольшие города и отдельные здания. Например, после аварии на Фукусиме в 2018 году Япония активнее начала переходить на водородную энергетику [9], планируя перевести на водород 1,4 млн электрогенераторов;
• В смесях с обычным топливом. Например, с дизельным или газовым — чтобы удешевить производство.

Плюсы водородного двигателя

• Экологичность при использовании. Водородный транспорт не выбрасывает в атмосферу диоксид углерода;
• Высокий КПД. У двигателя внутреннего сгорания (ДВС) он составляет около 35%, а у водородного — от 45%. Водородный автомобиль сможет проехать на 1 кг водорода в 2,5-3 раза больше, чем на эквивалентном ему по энергоемкости и объему галлоне (3,8 л) бензина;
• Бесшумная работа двигателя;
• Более быстрая заправка — особенно в сравнении с электрокарами;
• Сокращение зависимости от углеводородов. Водородным двигателям не нужна нефть, запасы которой не бесконечны и к тому же сосредоточены в нескольких странах. Это позволяет нефтяным государствам диктовать цены на рынке, что невыгодно для развитых экономик.

Минусы водородного двигателя

• Высокая стоимость. Галлон бензина в США стоит около $3,1 [10], а эквивалентный ему 1 кг водорода — $8,6. Водородные батареи содержат платину — один из самых дорогих металлов в мире. Дополнительные меры безопасности также делают двигатель дорогим: в частности, специальные системы хранения и баки из углепластика, чтобы избежать взрыва.
• Проблемы с инфраструктурой. Для заправки водородом нужны специальные станции, которые стоят дороже, чем обычные.
• Не самое экологичное производство. До 95% сырья для водородного топлива получают из ископаемых [11]. Кроме того, при создании топлива используют паровой риформинг метана, для которого нужны углеводороды. Так что и здесь возникает зависимость от природных ресурсов.
• Высокий риск. Для использования в двигателях водород сжимают в 850 раз [12], из-за чего давление газа достигает 700 атмосфер. В сочетании с высокой температурой это повышает риск самовоспламенения.

Водород обладает высокой летучестью, проникает даже в небольшие щели и легко воспламеняется. Если он заполнит собой весь капот и салон автомобиля, малейшая искра вызовет пожар или взрыв. Так, в июне 2019 года утечка водорода привела к взрыву на заправке в Норвегии. Сила ударной волны была сопоставима с землетрясением в радиусе 28 км. После этого случая водородные АЗС в Норвегии запретили

Водород для топлива можно получать разными способами. В зависимости от того, насколько они безвредны, итоговый продукт называют [13] «желтым» или «зеленым». Желтый водород — тот, для которого нужна атомная энергия. Зеленый — тот, для которого используют возобновляемые ресурсы. Именно на этот водород делают ставку международные организации.

Самый безвредный способ — электролиз, то есть, извлечение водорода из воды при помощи электрического тока. Пока что он не такой выгодный, как остальные (например, паровая конверсия метана и природного газа). Но проблему можно решить, если сделать цепочку замкнутой — пускать электричество, которое выделяется в водородных топливных элементах для получения нового водорода.

Водородный транспорт в России

В России в 2014 году появился свой производитель водородных топливных ячеек — AT Energy. Компания специализируется на аккумуляторных системах для дронов, в том числе военных. Именно ее топливные ячейки использовали для беспилотников, которые снимали Олимпиаду-2014 в Сочи.

В 2019 году Россия подписала Парижское соглашение по климату, которое подразумевает постепенный переход стран на экологичные виды топлива.

Чуть позже «Газпром» и «Росатом» подготовили совместную программу развития водородной технологии на десять лет.

Главный фактор, который может обеспечить России преимущество на рынке водорода — это богатые запасы пресной воды [14] за счет внутренних водоемов, тающих ледников Арктики и снегов Сибири. Вблизи последних уже есть добывающая инфраструктура от «Роснефти», «Газпрома» и «Новатэка».

В конце 2020 года власти Санкт-Петербурга анонсировали [15] запуск каршеринга на водородном топливе совместно с Hyundai. В случае успеха проект расширят и на другие крупные города России.

Перспективы технологии

Вокруг водородных двигателей немало противоречивых заявлений. Одни безоговорочно верят в их будущее — например, Арнольд Шварценеггер еще в 2004 году, будучи губернатором Калифорнии, обещал [16], что к 2010 году весь его штат будет покрыт «водородными шоссе». Но этого так и не произошло. В этом отчасти виноват глобальный экономический кризис: автопроизводителям пришлось выживать в тяжелейших финансовых условиях, а подобные технологии требуют больших и долгосрочных вложений.

Другие, напротив, критикуют технологию за ее очевидные недостатки. Так, основатель Tesla Илон Маск назвал водородные двигатели «ошеломляюще тупой технологией» [17], которая по эффективности заметно уступает электрическим аккумуляторам. Отчасти он прав: сегодня водородным автомобилям приходится конкурировать с электрокарами, гибридами, транспортом на сжатом воздухе и жидком азоте. И пока что до лидерства им очень далеко.

С одной стороны, в Европе Toyota Mirai II стоит несколько дешевле, чем Tesla Model S (€64 тыс. против €77 тыс.) [18]. Полная зарядка водородного автомобиля занимает около 3 минут — против 30-75 минут для электрокара. Однако вся разница — в обслуживании: Toyota Mirai вмещает 5 кг водородного топлива [19] по цене $8-9 за кг. Таким образом, полный бак обойдется в $45, и его хватит на 500 км — получаем около $9 за 100 км пробега. Для Tesla Model S те же 100 км обойдутся всего в $3.

Но у водородного топлива есть существенное преимущество перед электрическими аккумуляторами — долговечность. Если аккумулятора в электрокаре хватает на три-пять лет, то водородной топливной ячейки — уже на восемь-десять лет. При этом водородные аккумуляторы лучше приспособлены для сурового климата: не теряют заряд на морозе, как это происходит с электрокарами.

Есть еще одна перспективная сфера применения водородного топлива — стационарное резервное питание: ячейки с водородом могут снабжать энергией сотовые вышки и другие небольшие сооружения. Их можно приспособить даже для энергоснабжения небольших автономных пунктов вроде полярных станций. В этом случае можно раз в год наполнять газгольдер, экономя на обслуживании и транспорте.

Основной упрек критиков — дороговизна водородного топлива и логистики. Однако Международное энергетическое агентство прогнозирует, что цена водорода к 2030 году упадет минимум на 30% [20]. Это сделает водородное топливо сопоставимым по цене с другими видами [21].

Если вспомнить, как развивался рынок электрокаров, то его росту способствовали три главных фактора:

1. Лобби со стороны развитых государств: в США [22], ЕС [23], Японии [24], России [25] и других странах приняты законы в поддержку экологичного транспорта.
2. Удешевление аккумуляторов: согласно исследованию Bloomberg New Energy Finance, за последние десять лет цены на литий-ионные аккумуляторы упали с $1200 до $137 за кВт·ч.
3. Развитие инфраструктуры: специальные электрозарядные станции и зарядки в крупных бизнес-центрах, на парковках ТЦ и аэропортов.

Водородные двигатели ждет примерно тот же сценарий. В Toyota видят главные перспективы [26] для водородных двигателей в компактных автомобилях, а также в среднем и премиум-классе. Пока что производство не вышло на тот уровень, чтобы бюджетные модели работали на водороде и оставались рентабельными. Современные водородные машины стоят вдвое дороже обычных [27] и на 20% больше, чем гибридные.

Согласно прогнозу Markets&Markets [28], к 2022 году объем мирового производства водорода вырастет со $115 до $154 млрд. Остается главный вопрос: как быть с инфраструктурой? Чтобы водородные двигатели стали массовыми, нужны сети заправок, трубопроводы для топлива, отлаженные логистические цепочки. Все это пока только зарождается. Но и тут есть позитивные сдвиги: например, канадская Ballard Power по заказу китайского Министерства транспорта запустила пилотный проект, в рамках которого водородное топливо можно будет заливать в обычные АЗС.

Так выглядит внутренняя часть катализатора автомобиля во время его работы: видео

Что происходит внутри каталитического нейтрализатора в автомобиле: пример

Каталитический нейтрализатор – одна из тех частей автомобиля, о работе которой вы знаете лишь в теории, но никогда не сможете увидеть ее в действии, если у вас нет рентгеновского зрения. Но теперь у вас появилась такая возможность благодаря техноблогеру, который, разрезав катализатор пополам, решил показать всем, что происходит внутри этого автокомпонента, когда он выполняет свою работу.

Проще говоря, каталитический нейтрализатор предназначен для улавливания и сжигания всех видов вредных загрязняющих веществ, прежде чем ваш автомобиль выплюнет их в окружающую природу. Речь идет о таких вещах, как окись углерода, углеводород и окись азота, – это вещества , образующиеся от сгорания топлива, которыми никто не должен дышать. За счет нейтрализации всех этих вредных химических веществ и несгоревшего топлива (они подвергаются воздействию сотен градусов температуры) вредные выбросы автомобилей серьезно сокращаются.

Мы уже  более подробно о том, что именно и как делает каталитический нейтрализатор в автомобилях. Те, кому интересно, могут . Здесь же кратко напомним простыми словами принцип работы автомобильного катализатора:

Автомобильный катализатор врезан в выхлопную систему автомобиля. Располагается, как правило, в первой трети выхлопной системы, ближе к двигателю. Автокомпонент представляет собой металлическую камеру, которая, принимая выхлопные газы, изменяет их химический состав с целью уменьшения объема вредных веществ в выбросах автомобиля, получаемых при сгорании топлива (поступают из выпускного коллектора двигателя).

Внутри катализатора находится сотовая структура на керамической основе, покрытая драгоценными металлами. Причем каждый вид металлов выполняет свою функцию по сокращению выбросов (каждый вид драгоценного металла нейтрализует только определенный тип химических веществ)

По всему Интернету сегодня есть различные диаграммы и видео с пояснениями принципа работы автомобильного катализатора, но вы вряд ли до сегодняшнего дня могли увидеть, как работает катализатор внутри, когда стоит на автомобиле. Благодаря интересному видео с канала  теперь у вас есть такая возможность:

В ролике вы увидите, как техноблогер разрезал катализатор пополам, оснастив его прозрачным корпусом. Затем модифицированный нейтрализатор был подключен к двигателю. Как видно в видео, сначала соты внутри катализатора начинают светиться красным, а затем начинается горение. Это наглядный пример, почему на современных автомобилях с небольшим клиренсом не стоит парковаться на куче сухих листьев или на скошенной сухой траве.

Правда, обратим внимание, что этот ролик дает нам общее представление о работе катализатора в выхлопной системе автомобиля. Все равно это приблизительная симуляция работы системы нейтрализации вредных веществ в выхлопной системе. Так что разрезание катализатора пополам, установка в гараже прозрачного защитного экрана не имитирует реальных условий, и, следовательно, этот пример может стать объектом пристального внимания автоэкспертов и специалистов, которые обязательно укажут на то, что в реальных условиях все работает иначе.

Но цель этого видео на самом деле – не приблизить работу катализатора в реальных условиях. Видеоблогер снял этот ролик для того, чтобы появилось понимание, как выглядит каталитический нейтрализатор внутри и как именно он работает. Согласитесь, наличие реальных визуальных изображений всегда увлекательнее, чем просто скучный просмотр диаграмм.

Видео дает нам отличное представление о том, как выглядит автомобильный катализатор после того, как мы завершили долгую поездку на своем автомобиле. Теперь вы будете знать, что после того, как вы припарковали свой автомобиль, его катализатор имеет высокую температуру. Вот почему вы часто можете слышать щелчки из-под машины, когда выключили двигатель. Эти щелчки идут не только от выхлопной системы, но и от катализатора, который резко начинает остывать сразу после того, как вы заглушили двигатель авто.

Читайте также:

Объяснение каталитических нейтрализаторов: как они работают и предотвращение краж

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.

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 имеют внутреннюю ценность, 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 выхлопа, 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, чтобы справиться 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, при этом общее количество случаев кражи за год примерно в 10 раз выше, чем в 2018 году.

Отчеты показывают, 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 случаются редко, 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, так чтобы задняя часть автомобиля находилась рядом с ним. стена или забор.
• Нанесите номер VIN вашего автомобиля на корпус 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 века, когда металлические цилиндры, содержащие фильтры, покрытые платиной, иридием и палладием, устанавливались на ранних французских легковых автомобилях в попытке убрать дым, выходящий из них. выхлопы. 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 Euro 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 в 1956 году он получил патент на свою конструкцию. Использование этой технологии на серийных автомобилях не получило широкого распространения до тех пор, пока свинец, который блокирует 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…

Как работает каталитический нейтрализатор?

Ответ:

С 1975 года каждый автомобиль, произведенный в США, должен иметь каталитический нейтрализатор. Каталитический нейтрализатор отвечает за контроль вредных выбросов вашего автомобиля. Он расположен в нижней части вашего автомобиля, сразу за двигателем.

Разбив его название, мы можем точно проанализировать его функцию. Каталитические преобразователи содержат вещества или соединения, такие как платина, родий или палладий, которые действуют как катализаторы и преобразователи.Соединения действуют как катализаторы, потому что вызывают химическую реакцию, но не меняют своей первоначальной формы. Эти соединения также действуют как преобразователи, поскольку они вступают в реакцию и преобразуют вредные газы, такие как окись углерода, углеводороды и оксиды азота, производимые вашим двигателем, и преобразуют их в менее вредные газы, прежде чем они выйдут из вашей выхлопной системы в воздух.

Каталитические нейтрализаторы содержат сотовые (покрытые крошечными порами) структуры, покрытые платиной, родием или палладием в зависимости от стадии катализатора.Выхлопные газы двигателя проходят через сотовые конструкции с покрытием и вступают в реакцию с соединениями.

Есть две разные стадии катализатора, через которые проходят выбросы: катализатор восстановления и катализатор окисления. На первой стадии катализатора (восстановление) оксиды азота реагируют с сотовой структурой, покрытой платиной и родием. Когда эти вредные оксиды азота вступают в реакцию с катализаторами (платина и родий), катализаторы удаляют молекулу азота, удерживают ее и высвобождают молекулы кислорода.Затем оставшиеся молекулы азота соединятся с другими молекулами азота и выйдут через выхлопную систему. На этом этапе вредные газы оксидов азота превращаются в безвредные газы кислорода и азота.

Во время второй стадии катализатора (окисление) оксид углерода и углеводороды окисляются. Это означает, что молекулы кислорода будут реагировать с молекулами монооксида углерода и углеводородов. Эти вещества проходят через сотовую структуру, покрытую платиной и палладием, которая действует как катализатор и способствует реакции.На этом этапе очень вредные угарный газ и углеводородные газы преобразуются в менее вредные углекислые газы и водяные пары.

Каталитические нейтрализаторы

также работают рука об руку с системой управления. Эта система управления управляет системой впрыска топлива и контролирует выбросы, покидающие двигатель, до того, как они попадут в каталитический нейтрализатор. Он также содержит кислородный датчик, который определяет, сколько кислорода поступает в выхлопную систему. Датчик кислорода скажет системе впрыска топлива увеличить или уменьшить количество кислорода, используемого в топливно-воздушной смеси, используемой для питания двигателя.Датчик также следит за тем, чтобы в выхлопной системе было достаточно кислорода для использования каталитическим нейтрализатором на стадии катализатора окисления.

ДЕБАТЫ ПО ЗАГРЯЗНЕНИЮ ПРОИЗОШЛИ В ПРОШЛОМ

ДЕТРОЙТ — В 1967 году, когда Дик Климиш из General Motors Corp. начал вникать в черное искусство «катализа» как возможного лекарства от загрязнения автомобилей, он привлек мало кто верующих.

Работая в крошечной лаборатории GM, Климиш потратил следующие шесть лет и 1 миллиард долларов денег GM, чтобы доказать неправоту скептиков.По прозвищу «Капитан Катализатор», он исследовал периодическую таблицу, пока не нашел правильную химическую комбинацию, которая катализирует или запускает реакцию в выхлопной системе автомобиля, которая превращает вредные выбросы в безвредные газы.

«Каталитический нейтрализатор», заключенный в корпус из нержавеющей стали и соединенный с двигателем практически каждого нового автомобиля с 1975 года, не только обеспечил соответствие автомобильной промышленности амбициозным стандартам на выхлопные трубы Закона о чистом воздухе 1970 года. Он также стал самым мощным оружием страны против городского смога — знаменательный вклад, который Детройт все еще провозглашает доказательством его изобретательности и приверженности чистому воздуху.

Но история каталитических нейтрализаторов открывает другую сторону Детройта. Промышленность усовершенствовала технологию только после того, как Конгресс ввел строгие ограничения и сроки, а иностранные производители автомобилей пригрозили разработать более чистые двигатели. В 1970 году оно решительно выступило против принятия стандартов, назвав их недостижимыми, катастрофически дорогими и экологически ненужными. Она настаивала на своем аргументе вплоть до даты установки первых каталитических нейтрализаторов, и даже после того, как устройства привели миллионы автомобилей в соответствие с требованиями, она боролась за то, чтобы стандарты были смягчены для автомобилей, а не распространены на грузовики.

Сейчас, когда Конгресс пытается усилить Закон о чистом воздухе, способность Детройта извлечь еще один большой кусок из загрязнения выхлопной трубы является серьезной проблемой. И снова автопроизводители и их влиятельные политические спонсоры в Вашингтоне настаивают на том, что это невыполнимо или необходимо, и что постановление Конгресса сделать это будет губительно в финансовом отношении. Говорят, каталитический нейтрализатор сделал практически все, что мог.

Для критиков это знакомый рефрен из отрасли, способной меняться только в соответствии с установленным законом сроком.

«Мы должны взглянуть на аргументы отрасли в свете нашего прошлого опыта», — сказал Майкл Уолш, бывший директор программы мобильных источников Агентства по охране окружающей среды. «Их общественная позиция всегда гораздо более пессимистична, чем техническая реальность. Нет ничего более очевидного, чем каталитический нейтрализатор. Когда мы рассматриваем следующее поколение средств управления, мы должны помнить об этом уроке».

Немногие эксперты вне отрасли спорят о необходимости нового поколения.Автомобили являются основным источником озонового смога, серьезного раздражителя дыхательных путей, который возникает, когда два загрязнителя выхлопной трубы — углеводороды и оксиды азота — запекаются на солнце.

Выбросы двух загрязняющих веществ были существенно ограничены каталитическим нейтрализатором, который усовершенствовал процесс, используемый с средневековых времен для химического преобразования веществ практически во все, от пива до высокооктанового бензина.

Но улучшение качества воздуха было ограниченным, поскольку количество километров, пройденных транспортными средствами по всей стране с 1970 года, почти удвоилось.А прогнозируемый взрывной рост автомобилестроения на следующие 15 лет грозит полностью свести на нет достигнутые успехи.

Смог сегодня представляет меньшую опасность для здоровья в наиболее загрязненных городах 1960-х годов, таких как Лос-Анджелес и Нью-Йорк, где жаркая летняя погода вывозила людей в отделения неотложной помощи больниц. Но он гораздо более распространен, чем 20 лет назад, превышая стандарты здравоохранения в более чем 100 городах, включая Вашингтон, и в некогда нетронутых местах, таких как Национальный парк Акадия в штате Мэн.

Сегодня еще больше известно об увядающем воздействии смога на сельхозугодья и леса, а также о его роли «парникового газа», улавливающего солнечное тепло и повышающего температуру Земли.

Тем не менее, Детройту за последнее десятилетие удалось заблокировать более жесткий контроль за выбросами, обладая огромной политической властью.

«Большая тройка» автомобилестроителей входит в число самых щедрых спонсоров избирательных кампаний в Конгрессе, перечислив 2,2 миллиона долларов кандидатам в Сенат и Палату представителей с 1981 года, согласно данным Public Interest Research Group.А благодаря представительствам практически в каждом округе Конгресса и крупным предприятиям более чем в четверти из них, отрасль имеет встроенную низовую организацию, которая оказывает давление на законодателей.

Но самым большим политическим активом отрасли является член палаты представителей Джон Д. Дингелл (штат Мичиган), председатель комитета Палаты представителей по энергетике и торговле. Дингелл, чья жена лоббировала GM до свадьбы в 1981 году и до сих пор работает в его офисе в Вашингтоне, защищает автомобильные интересы своего района Детройта с упорством наседки.

Дингелл часто вмешивается, чтобы отложить или отменить нормативные акты, направленные на производителей автомобилей, и в 1980-х годах он не допускал принятия закона о чистом воздухе в свой комитет, за исключением случаев, когда администрация Рейгана пыталась отменить стандарты для выхлопных труб в начале десятилетия.

Даже в нынешней битве Конгресса за пересмотр Закона о чистом воздухе Дингелл помог ограничить ущерб, нанесенный Детройту. Он согласился спонсировать пакет президента Буша, но только после того, как удостоверился, что он не включает жесткие автомобильные положения других законопроектов, такие как второе ужесточение стандартов в начале следующего столетия и требования о значительном увеличении расхода бензина.И он предпринял маневры, чтобы ослабить самый амбициозный план Буша — массовое производство автомобилей на чистом топливе.

Автопроизводители были не в таком хорошем положении 20 лет назад, когда сенатор Эдмунд С. Маски (штат Мэн) был наиболее влиятельным голосом Конгресса по вопросам чистого воздуха. Нетерпеливый к прежним усилиям по борьбе со смогом, Маски решил форсировать производство чистых автомобилей, установив стандарты, основанные на потребностях здоровья в городах, а не на взглядах Детройта на то, что было осуществимо.

Его закон, принятый Конгрессом в 1970 году, предусматривал сокращение на 90 процентов углеводородов и оксида углерода к 1975 году и то же самое для оксидов азота к 1976 году.

Несколькими годами ранее возможность использования каталитических нейтрализаторов в качестве средства защиты от загрязнения впервые привлекла внимание. Идея пришла от независимых поставщиков устройств на нефтеперерабатывающие заводы для использования при переработке нефти в высокооктановый бензин. Почему бы не использовать те же катализаторы для нейтрализации побочных продуктов бензина, сжигаемого в двигателях автомобилей?

Детройт не воспринял. Основной проблемой был свинец, который затем впрыскивали в бензин для уменьшения детонации двигателя и повышения октанового числа.Представители отрасли утверждали, что свинец разрушит устройства. В любом случае, утверждали они, каталитические нейтрализаторы никогда не переживут толчки, которую они получат в автомобилях.

Вопрос о том, устроил ли Детройт катализаторы на справедливое слушание, остается открытым. В 1969 году министерство юстиции обвинило автопроизводителей в сговоре с целью отсрочить разработку устройств защиты от загрязнения окружающей среды. Антимонопольный иск был урегулирован позже в том же году, когда компании, не признавая своих правонарушений, согласились прекратить любые незаконные действия.

Тем временем в GM интерес к катализаторам вырос после того, как в 1967 году был принят на работу Климиш, которому тогда было 28 лет и только что с работы в E.I. Du Pont de Nemours and Co. экспериментируют с более дешевыми способами катализирования молекул нефти в синтетической ткани для женского нижнего белья.

За два года методом проб и ошибок Климиш обнаружил, что катализатор, содержащий драгоценные металлы — платину и палладий — сохраняет достаточно кислорода при воздействии высоких температур выхлопных газов двигателя, чтобы превращать углеводороды в водяной пар и безвредный диоксид углерода и углерод. монооксид в диоксид углерода.

Когда преобразователь, тогда сосуд из керамических бусинок, покрытых драгоценными металлами, выдержал внутренние дорожные испытания протяженностью 50 000 миль, «Мы не могли в это поверить», — вспоминал Климиш. «Распространенное мнение заключалось в том, что нам никогда не удастся продержаться так долго».

Этот прорыв убедил президента GM Эдварда Коула сделать историческое и поразительное заявление 15 января 1970 года. Выступая перед Обществом автомобильных инженеров, он призвал нефтяные компании отказаться от использования свинца в бензине, чтобы облегчить использование каталитических нейтрализаторов. машины.Бросив вызов, он объявил, что, начиная с моделей 1971 года, все автомобили GM смогут работать на неэтилированном бензине.

В Вашингтоне, однако, GM присоединилась к Chrysler Corp. и Ford Motor Co., выступив против стандартов, предложенных Маски, которые, казалось, можно было получить в лаборатории Климиша. Ли А. Якокка, тогдашний исполнительный вице-президент Ford, сказал в сентябре 1970 года, что ограничения «могут помешать продолжению производства автомобилей» и «нанести непоправимый ущерб американской экономике».

Оппозиция сохранялась в начале 1970-х, когда Детройт умолял EPA приостановить действие стандартов в соответствии с положением об отказе в законе 1970 года.К 1973 году президент Chrysler Джон Дж. Риккардо назвал пределы, которые все еще «выходят за рамки возможностей известных технологий». Его компания пыталась заставить замолчать независимого производителя катализаторов от лоббирования технологии, угрожая потерей бизнеса Chrysler, сообщили информированные источники.

И официальный представитель GM свидетельствовал на слушаниях EPA весной 1973 года, что принуждение Детройта к установке устройств на модели 1975 года будет технически и экономически катастрофическим.

В мае 1973 года EPA согласилось ослабить стандарты на два года.Но поскольку каталитические нейтрализаторы оказались благом для топливной экономичности и производительности, GM объявил шесть недель спустя, что все его модели 1975 года будут оснащены этими устройствами.

«Промышленность не использовала здравого смысла в аспекте связей с общественностью, — сказал Дэвид Коул, сын покойного президента GM и директор независимого центра автомобильных исследований в Мичиганском университете.

Климиш объяснил, что до 1973 года GM не имела доступа к платине и палладию, добываемым в Южной Африке для производства катализаторов для миллионов автомобилей в год.После 1969 года он проводил большую часть своего времени, экспериментируя с заменителями цветных металлов.

К 1981 году, после того, как было обнаружено, что другой драгоценный металл — родий — отделяет кислород от оксидов азота и превращает их в безвредный азот, каталитический нейтрализатор наконец позволил Детройте достичь и даже превзойти федеральные стандарты.

Преобразователи, которые теперь имеют форму керамических сот, промытых драгоценными металлами, установлены в более чем 110 миллионах автомобилей США и экспортируются в Европу и Японию.

Устройства оказались настолько успешными, что Конгресс рассматривает закон, требующий дальнейшего сокращения выбросов из выхлопных труб сверх 96 процентов, уже достигнутых по углеводородам и монооксиду углерода, и 76 процентов по оксидам азота.

Представители отрасли заявляют, что, хотя они могут немного улучшить конвертеры, цель на начало следующего столетия условно установлена ​​в законопроекте о чистом воздухе, который сейчас рассматривается в Сенате, — сокращение выбросов углеводородов и окиси углерода на 98,7% и 95%.2 процента в оксидах азота — технологически нецелесообразно, а если бы и было, то это было бы слишком дорого.

«Мы не можем выжать больше из каталитического нейтрализатора», — сказал Климиш, ныне директор по охране окружающей среды в корпоративных офисах GM.

Как обычно, осуществимость остается спорной. Совет по воздушным ресурсам Калифорнии обнаружил, что после корректировки каталитический нейтрализатор может достичь более высоких стандартов на пробеге до 40 000 миль. Даже EPA признает, что стандарты могут быть достигнуты, но сомневается в том, оправдывают ли они возросшие затраты; оценки варьируются от 125 до 500 долларов за машину.

«Я закончил все эксперименты с каталитическими преобразователями как технологический оптимист в том, что может сделать отрасль», — сказал Уолш, главный эксперт EPA по загрязнению окружающей среды в 1970-х годах, а теперь частный консультант. «Когда вы даете им вызов, они его принимают».

Первая определенная связь между автомобилями и загрязнением появилась в 1950-х годах, когда калифорнийский ученый А.Дж. Хааген-смит проследил, чтобы туман над Лос-Анджелесом был вызван автомобилем, но несколько правил по борьбе с смогом, которые следовали, были местными.

В 1964 году штат Калифорния потребовал, чтобы автопроизводители установили элементарные средства контроля выбросов на свои модели 1966 года, при этом потребовалось немного больше, чем мог добиться Детройт. Первые национальные стандарты, принятые Конгрессом в 1966 году для моделей 1968 года, по сути, приняли правила Калифорнии. Но сенатор Эдмунд С. Маски (Демократический штат Мэн) не считал, что стандарты были достаточно строгими, начиная с 20 лет регуляторных усилий, направленных на сокращение автомобильного загрязнения.

1970: Будучи преисполнен решимости возложить ответственность за очистку от смога на автопроизводителей, Маски придерживался закона, требующего 90-процентного сокращения по сравнению с моделями 1970 года выбросов двух загрязняющих веществ, образующих смог — углеводородов и оксидов азота, и 90-процентного сокращения выбросов монооксида углерода. легочный раздражитель.

Закон предусматривал, что стандарты выбросов углеводородов 0,41 грамма на милю (галлонов в минуту) и окиси углерода 3,4 галлона в минуту должны были быть достигнуты моделями 1975 года. Предел оксидов азота 0,4 галлона в минуту должен был быть введен в автомобилях 1976 года.

Хотя стандарты выхлопных труб, установленные Конгрессом в этом году, считаются наиболее успешным положением Закона о чистом воздухе, автомобильной промышленности удалось отложить их внедрение на десятилетие позже из-за стоимости и осуществимости.

1973: Промышленные иски убедили Агентство по охране окружающей среды ослабить стандарты на углеводороды и угарный газ на два года.EPA установило временные пределы 1,5 и 15 галлонов в минуту соответственно.

1974: Конгресс уступил лоббированию промышленности, согласившись отложить введение стандартов 1970 года на углеводороды и оксид углерода до 1978 года. EPA предоставило двухлетнюю отсрочку введения стандарта оксидов азота.

1977: Снова изгибаясь под давлением Детройта, Конгресс пересмотрел Закон о чистом воздухе, отложив введение стандарта 0,41 галлона в минуту для углеводородов до 1980 года. Стандарт на 3,4 галлона в минуту для монооксида углерода был отложен до 1981 года, с возможностью отказа в тяжелых условиях.Предел оксидов азота был ослаблен с 0,4 до 1,0 галлона в минуту и ​​отложен до моделей 1981 года.

1980: Все новые автомобили наконец достигли углеводородного стандарта.

1981: Несмотря на щедрые отказы от EPA, к 1981 году предел содержания монооксида углерода был соблюден, как и стандарт оксидов азота.

Когда Рональд Рейган стал президентом, у Детройта был друг в Белом доме, готовый поддержать цели отрасли в Конгрессе. Хотя они не смогли ослабить требования, официальные лица администрации Рейгана и респ.Джон Д. Дингелл (штат Мичиган) работал вместе, чтобы противодействовать усилиям Конгресса по ужесточению стандартов.

На пути к лучшему катализатору

Платформа

оптимизирует конструкцию новых настраиваемых каталитических систем

Лия Берроуз, SEAS Communications

(КЕМБРИДЖ, Массачусетс) — В конце 1700-х годов шотландский химик по имени Элизабет Фулхейм обнаружил, что определенные химические реакции происходят только в присутствии воды и что в конце этих реакций количество воды не исчерпывается.Фулхейм был первым ученым, продемонстрировавшим силу катализатора — материала, который может ускорять химическую реакцию, но не поглощается ею.

Институт Висса разрабатывает новый тип покрытия для каталитических нейтрализаторов, который, вдохновленный наноразмерной структурой крыла бабочки, может значительно снизить стоимость и улучшить характеристики технологий очистки воздуха, делая их более доступными для всех. Фото: Институт Висса при Гарвардском университете,

Двести лет спустя катализаторы стали одним из двигателей современной жизни.Химическая промышленность использует катализаторы для 90% своих процессов — от очистки нефти, превращения нефти в пластик и производства удобрений, пищевых продуктов и лекарств до очистки воздуха от вредных загрязняющих веществ, выбрасываемых автомобилями и заводами.

Разработка каталитических систем для такого широкого спектра применений — большая проблема. Катализаторы необходимо интегрировать в системы, охватывающие широкий диапазон размеров, форм и составов материалов, и контролировать множество химических реакций в самых разных условиях.Кроме того, в большинстве специализированных катализаторов используются редкие и дорогие металлы, такие как платина, палладий и родий, нанесенные на металлические или оксидные матрицы с большой площадью поверхности.

Теперь группа исследователей из Института Висса при Гарвардском университете и Гарвардской школы инженерии и прикладных наук им. Джона А. Полсона (SEAS) разработала и протестировала новый подход к оптимизации конструкции настраиваемых каталитических систем.

Исследование, проведенное Джоанной Айзенберг, членом основного факультета Института Висс, описано в серии статей, опубликованных в журналах Advanced Materials , Advanced Functional Materials и Chemistry — A European Journal .Айзенберг также является профессором Эми Смит Берилсон по материаловедению и профессором химии и химической биологии.

Nature в течение миллиардов лет проводила исследования и разработки, направленные на совершенствование конструкции каталитических систем.

Таня Ширман

Одной из самых больших проблем при разработке эффективных катализаторов является проектирование наноструктурированных пористых твердых частиц, на которых и в которых протекают реакции. В течение долгого времени исследования Айзенберга были сосредоточены на изучении сложных природных микро- и наноструктурированных материалов, таких как радужные опалы или крылья бабочки, и выяснения способов, которыми биология контролирует химию и морфологию своих наноразмерных строительных блоков.Вдохновленная естественными процессами, команда исследователей разработала методологию создания совершенных, высокоупорядоченных, опалоподобных микроматериалов для широкого спектра каталитических и фотокаталитических реакций.

Для создания этих структур исследователи представили метод совместной сборки, при котором крошечные сферические частицы и предшественники матрицы одновременно осаждаются из единой смеси для получения бездефектных пленок в сантиметровом масштабе. Исследователи продемонстрировали этот процесс с широко используемыми каталитическими материалами, включая диоксид титана, оксид алюминия и диоксид циркония, включая различные моно- и мультиметаллические наночастицы.

«Расширение этой методологии на небиологические кристаллические материалы приведет к созданию микромасштабных архитектур с улучшенными фотонными, электронными и каталитическими свойствами», — сказала соавтор Таня Ширман, научный сотрудник по развитию технологий в Институте Висса и научный сотрудник SEAS.

При разработке самих каталитических частиц исследователи также обратились к природе, используя для вдохновения биокатализаторы, такие как ферменты. В биологических системах наноразмерные каталитические материалы прикрепляются к более крупным объектам, таким как белки и клетки, которые самоорганизуются, образуя более крупные сети точно спроектированных каталитических центров.

Новая технология основана на наноструктуре крыла бабочки, которое является пористым, отталкивает воду и преломляет свет. Предоставлено: Shutterstock / Ondrej Prosicky

. «У природы миллиарды лет исследований и разработок, направленных на совершенствование конструкции каталитических систем», — сказала Таня Ширман. «В результате они невероятно эффективны и позволяют координировать и настраивать сложные реакции за счет оптимального расположения каталитических комплексов».

Исследователи имитировали иерархическую архитектуру природных катализаторов, разработав высокомодульную платформу, которая строит сложные катализаторы из органических коллоидов и неорганических каталитических наночастиц.Команда может контролировать все, от состава, размера и размещения каталитических наночастиц до размера, формы и связности коллоидов, а также общей формы и структуры сети. Полученные каталитические системы используют значительно меньшее количество драгоценных металлов, чем существующие катализаторы.

«Драгоценный металл — очень ограниченный ресурс», — сказал соавтор исследования Элайджа Ширман, научный сотрудник Института Висс и SEAS. «Оптимизируя конструкцию и сводя к минимуму количество драгоценных металлов, используемых в каталитических системах, мы можем создавать более экологичные катализаторы в целом и использовать каталитические материалы способами, которые в настоящее время недоступны.”

Метод относительно прост: во-первых, каталитические наночастицы прикрепляются к коллоидам посредством различных видов химических и физических связей. Покрытые наночастицами коллоиды затем помещают в раствор предшественника матрицы и дают возможность самоорганизоваться в желаемый узор, который можно контролировать, ограничивая сборку определенной формой. Наконец, коллоиды удаляются, так что образуется структурированная сеть, украшенная наночастицами, частично внедренными внутри матрицы.Эта иерархическая пористая архитектура с прочно прикрепленными каталитическими центрами максимизирует площадь поверхности для каталитической реакции и повышает надежность катализатора.

«Наша синтетическая платформа позволяет нам взять компоненты сборки и сформировать полностью взаимосвязанную, высокоупорядоченную пористую микроархитектуру, в которую уникальным образом включены каталитические наночастицы», — сказала Таня Ширман. «Это обеспечивает исключительную механическую, термическую и химическую стабильность, а также большую площадь поверхности и полную доступность для диффундирующих реагентов.”

Архитектура, напоминающая крыло бабочки, позволяет размещать катализаторы из драгоценных металлов (белый цвет) на пористом каркасе (серый цвет), чтобы каталитическая реакция была намного более эффективной и рентабельной. Предоставлено: Институт Висса при Гарвардском университете

«Технология, разработанная в моей лаборатории, особенно многообещающа для преодоления разрыва между современными исследованиями и разработками и реальными приложениями», — сказал Айзенберг. «Благодаря модульной конструкции и возможности настройки, эта структура может использоваться в различных областях, от синтеза важных химических продуктов до борьбы с загрязнением окружающей среды.Наши результаты ясно показывают, что теперь мы можем создавать лучшие катализаторы, использовать меньше драгоценных металлов и улучшать известные каталитические процессы ».

Эта технология в настоящее время проверяется и разрабатывается для коммерциализации Институтом Висса.

Команда

Айзенберга в настоящее время сосредоточена на разработке катализаторов следующего поколения для ряда применений — от технологий очистки воздуха и каталитических преобразователей до усовершенствованных электродов для каталитических топливных элементов — в надежде вскоре испытать свои конструкции в реальных системах.

Команда недавно получила второе место в конкурсе инноваций президента Гарварда, который определяет и продвигает перспективные технологические предприятия, которые могут оказать существенное влияние на общество и окружающую среду.

Соавтором исследования является Синтия Френд, доктор философии, профессор химии Теодора Уильяма Ричардса и профессор материаловедения в SEAS; Анна В. Шнейдман, доктор философии, научный сотрудник группы Айзенберга; Элисон Гринталь, научный сотрудник группы Айзенберга; Кэтрин Р.Филлипс, аспирант группы Айзенберга; бывшие студенты группы Айзенберга Хейли Уилан, Эли Балджер, Маркус Абрамович, Джатин Патил и Рошель Неварес; Тереза ​​М. Кей, бывший научный сотрудник группы Айзенберга; Докторанты группы Friend Джудит Латтимер, доктор философии, Матильда Луно, доктор философии, и Кристиан Рис, доктор философии; Майкл Айзенберг, доктор философии, старший научный сотрудник Института Висса; и Роберт Мэдикс, доктор философии, старший научный сотрудник SEAS.

Эта работа была поддержана программой National Science Foundation Designing Materials to Revolution and Engineering Our Future, Интегрированной мезомасштабной архитектурой для устойчивого катализа и Исследовательским центром Energy Frontier, финансируемым U.S. Министерство энергетики, Управление науки, фундаментальные энергетические науки.

Что такое каталитический нейтрализатор и зачем он вам нужен?

Некоторые заправщики считают их помехой, но кошки — жизненно важный компонент системы контроля выбросов вашего автомобиля.

Война за выбросы бушует большую часть 40 лет, когда правительства жестко обрушиваются на автомобильную промышленность.В 1970-х годах правительство США ввело в действие закон, гласящий, что каждый автомобиль, произведенный с этого года, должен быть оснащен устройством, называемым каталитическим нейтрализатором. Это устройство вскоре распространилось по всему миру автомобилей и теперь стало основным средством контроля выбросов и интегрировано практически в каждую современную выхлопную систему.

Что такое каталитический нейтрализатор и для чего он нужен?

Кот сидит примерно на трети пути вниз по выхлопной системе и напоминает небольшую металлическую камеру, которая принимает выхлопные газы и меняет их химическую природу, чтобы уменьшить объем вредных выбросов, только что выходящих из выхлопного коллектора.Внутри кошачьего корпуса находится сотовая структура на керамической основе, облицованная чрезвычайно драгоценными металлами, каждый из которых выполняет определенную работу по сокращению выбросов.

Есть три основных выброса, производимых автомобильными двигателями: газообразный азот (N2), двуокись углерода (CO2) и водяной пар (h3O). Однако каталитический нейтрализатор в основном используется для борьбы с более мелкими и более вредными продуктами, которые образуются из-за естественного несовершенного процесса сгорания в двигателе внутреннего сгорания. Это оксид углерода, углеводороды и оксиды азота.Поэтому большинство кошек в наши дни называют трехкомпонентными каталитическими нейтрализаторами из-за трех основных типов выбросов, с которыми им удается справиться.

96 КБ

Выхлопная система от старого Chevy с изображением каталитического нейтрализатора.

«Катализатор» — это вещество, которое ускоряет химическую реакцию, и внутри каталитического нейтрализатора есть два типа катализатора.Первый — это восстановительный катализатор, в котором в сотах используются платина и родий для снижения выбросов NOx. NOx производится оксидом азота и диоксидом азота в выхлопных газах. Азотные газы вступают в контакт с металлами-катализаторами, которые вырывают атомы азота из молекул, что, в свою очередь, выделяет более чистый кислород, который попадает в выхлопную систему.

Катализатор второго типа представляет собой катализатор окисления, в котором для завершения работы используются платина и палладий.Эти катализаторы окисляют или сжигают окись углерода и углеводороды, остающиеся в поступающем газе, помогая уменьшить количество смога, производимого испарившимся несгоревшим топливом.

Сотовая сетка увеличивает площадь поверхности, с которой выхлопные газы взаимодействуют.

Заключительный этап контроля выбросов представляет собой датчик O2, расположенный прямо перед котом.Датчик передает обратно в ЭБУ, сколько кислорода содержится в выхлопных газах, а бортовой компьютер затем может регулировать соотношение воздух / топливо, чтобы двигатель работал как можно ближе к стехиометрической точке.

Это точка, в которой — теоретически — все топливо, поступающее в камеру сгорания, будет использовать весь предоставленный кислород для завершения процесса сгорания. Эта последняя стадия не только способствует общей эффективности двигателя, но также позволяет двигателю обеспечивать кошку достаточным количеством кислорода для эффективного завершения процесса окисления вторым катализатором.

Так что же такое спортивный кот?

Спортивная кошка умеет делать все, что может делать обычная кошка, но в гораздо более гладкой и эффективной упаковке.Сотовая конструкция стандартного котла спроектирована так, чтобы максимизировать площадь поверхности катализаторов, сохраняя при этом их общий объем низким из-за огромной стоимости используемых драгоценных металлов.

К сожалению, соты можно рассматривать как препятствие для выхлопных газов, которые должны выходить в окружающую среду как можно быстрее и эффективнее. Таким образом, каталитический нейтрализатор замедляет выхлопные газы, заставляя двигатель работать тяжелее, поскольку он изо всех сил пытается выдохнуть выхлопные газы в конце каждого цикла двигателя.Сотовая структура внутри каталитического нейтрализатора также способна развалиться от перегрева, создавая тем самым дополнительную блокировку для выхлопных газов.

Сотовая структура внутри разрушилась из-за чрезвычайно высоких температур, создаваемых несгоревшим топливом.

Основная цель выхлопной системы состоит в том, чтобы отводить выхлопные газы от двигателя плавно и быстро, с ограничениями и расширениями, такими как большой каталитический нейтрализатор, вызывая только турбулентность и, следовательно, нарушающий, более медленный воздушный поток.Спортивные кошки делают все возможное, чтобы решить эту проблему, уменьшая размер камеры и создавая более гладкую поверхность внутри камеры, чтобы газы проходили через нее быстрее и легче.

Чтобы снизить выбросы, керамическая матрица в сотовой конструкции намного тоньше, чем у обычного кота, что гарантирует, что катализаторы могут эффективно преобразовывать соответствующие гадости туда, где они должны быть, чтобы соответствовать правилам выбросов. Небольшого увеличения мощности можно добиться, переключившись на спортивную кошку, при этом цикл двигателя будет освобожден, чтобы максимизировать его эффективность.

Является ли декат приемлемым вариантом?

Здесь вы можете увидеть, что каталитический нейтрализатор был полностью заменен на прямую «трубу для удаления воды».

В большинстве случаев прямой ответ — нет.Многие заправщики решают, что каталитический нейтрализатор создает серьезную закупорку в выхлопной системе, которую необходимо устранить, и поэтому полностью удаляют кошку из системы, заменяя ее прямой трубой. Хотя это увеличит объем вашей трансмиссии и потенциально лишит двигатель еще нескольких лошадиных сил, в большинстве стран вождение автомобиля без каталитического нейтрализатора считается незаконным.

Очистка кошки — это еще одна форма очистки кошки, которая представляет собой процесс удаления сотовых внутренностей кошки, чтобы просто уменьшить количество ограничений, налагаемых на выхлопные газы.

Очистка от ката неизбежно увеличит объем вашей выхлопной системы, но приведет к очень небольшому увеличению мощности. Видео на YouTube-канале robsri18

Большинство людей, которые идут по пути полного удаления кошки, решают рискнуть и просто имеют кошку, ожидающую возвращения на место, когда придет время ТО.Но если вас поймает проницательный полицейский с фонариком, игра может быть окончена. А учитывая, что прирост мощности потенциально можно пересчитать по одной руке в зависимости от размера двигателя, спортивный кот кажется гораздо более жизнеспособным вариантом, если вы действительно чувствуете, что серийный кот на вашем автомобиле сдерживает вашу трансмиссию.

Последствия раздевания кошек своими руками

Однако в автомобиле с турбонаддувом влияние декаттинга будет усилено, так как удаление прекаталитического преобразователя позволит увеличить поток выхлопных газов в турбокомпрессор.Каталитические нейтрализаторы работают лучше всего при высоких температурах, поэтому предварительный катализатор — это меньшая версия, которая находится выше выхлопной системы, чтобы помочь снизить выбросы при запуске, когда двигатель работает на очень богатой смеси.

В системе выхлопа с турбонаддувом предварительный клапан обычно находится прямо перед турбокомпрессором, поэтому удаление ограничит эту область выхлопа. Но опять же, это будет рассматриваться как вмешательство в стандартную систему контроля выбросов выхлопных газов и будет считаться незаконным в большинстве стран.

48 КБ

Выхлопная система от Subaru WRX, показывающая предварительную установку непосредственно перед местом размещения турбокомпрессора.

Вы переоделись в спортивного кота или ходили по канату целой дудки? Прокомментируйте ниже свои мысли об этой распространенной, но рискованной модификации!

Catalyst Advanced удаляет загрязняющие вещества при низких температурах — ScienceDaily

Исследователи из Университета штата Вашингтон, Университета Нью-Мексико, Технологического университета Эйндховена и Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории разработали катализатор, который может выдерживать высокие температуры и преобразовывать загрязняющие вещества в непосредственной близости от комнаты. температура — важный шаг в уменьшении загрязнения в современных автомобилях.

Они сообщают о своей работе в журнале Nature Communications .

Каталитические нейтрализаторы

используются в США с 1970-х годов для очистки выхлопных газов автомобилей. В каталитическом процессе редкие металлы, такие как платина, используются в химической реакции для преобразования оксида углерода и других загрязнителей в нетоксичный диоксид углерода, азот и воду.

Однако по мере того, как автомобили стали более экономичными, они потребляют меньше энергии, а температура выхлопных газов ниже, что затрудняет очистку от загрязняющих веществ.Фактически, Министерство энергетики США поставило цель удалить 90 процентов вредных выбросов при температуре 150 градусов Цельсия или ниже.

Катализаторы должны работать при низких температурах, но также должны выдерживать суровые условия эксплуатации.

«Проблема катализатора парадоксальным образом обострилась по мере того, как автомобили стали лучше и эффективнее», — сказал Эмиль Хенсен, профессор катализа в Технологическом университете Эйндховена.

Между тем промышленность также борется с высокой стоимостью драгоценных металлов, необходимых для катализа.Платина, например, облегчает химические реакции для многих широко используемых продуктов и процессов, но стоит более 800 долларов за унцию.

Катализатор, разработанный исследователями, основан на активации отдельных атомов платины, нанесенных на оксид церия. Хотя их катализатор превосходит современные технологии, он также снижает необходимое количество платины, что снижает общие затраты.

«Промышленность хочет использовать каждый атом драгоценных металлов, поэтому одноатомный катализ привлекает повышенное внимание», — сказал Абхая Датье, выдающийся профессор кафедры химической и биологической инженерии UNM.

В своей последней работе исследователи сначала убедились, что их катализаторы являются термостойкими, улавливая ионы платины на подложке из оксида церия при очень высоких температурах. Их метод синтеза заставил атомы платины прочно прикрепиться к своей опоре. Затем они активировали катализатор в окиси углерода при температуре около 275 градусов по Цельсию.

«К нашему удивлению, мы обнаружили, что высокотемпературный синтез делает церий более легко восстанавливаемым, что позволяет ему поставлять ключевой ингредиент — кислород — в активные центры», — сказали Йонг Ван, заслуженный профессор в области генов Войанда, и Линда Войланд. Школа химической инженерии и биоинженерии в WSU.

Затем активированный кислород смог удалить загрязняющие вещества на участках платины при температуре, близкой к комнатной.

«Это исследование напрямую направлено на решение проблемы 150 градусов, выявленной Министерством энергетики США и автомобильными компаниями», — сказал Ван. «Открытие активации кислорода при температуре, близкой к комнатной, чрезвычайно полезно, и это открытие может оказать значительное влияние на технологию контроля выбросов выхлопных газов».

Теперь исследователи планируют изучить эффективность одноатомных катализаторов с другими органическими соединениями и загрязнителями.Работа финансировалась Управлением фундаментальных энергетических наук Министерства энергетики США и Нидерландским исследовательским центром многомасштабного каталитического преобразования энергии.

История Источник:

Материалы предоставлены Университетом штата Вашингтон . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

Изучите автомобильную инженерию у инженеров-автомобилестроителей

Перспектива кордиерита

Кордиерит получают из осадочных пород.Месторождения можно найти в Шри-Ланке, Индии, Бирме, Мадагаскаре, США и Канаде. Он имеет высокое термическое сопротивление и является относительно прочным материалом. Однако он имеет высокий коэффициент теплового расширения (КТР) и относительно низкую плотность. Кордиерит — это крупномасштабный продукт, получаемый с помощью недорогих процессов экструзии или прессования красителя. Он используется в области электроизоляции, резисторов с высокими рабочими характеристиками, трубок горелок и, конечно же, опор и фильтров для катализаторов выхлопных газов.

Каталитические нейтрализаторы на основе керамических сот кордиерита

Первым применением кордиерита в автомобильной промышленности стало использование кордиеритовой керамики в каталитических нейтрализаторах с середины семидесятых годов.Эти каталитические нейтрализаторы представляют собой сквозные химические реакторы, встроенные в выхлопную трубу. В некоторых особых случаях они используются для преобразования таких загрязнителей, как CO, HC и NOx.

Как работает каталитический нейтрализатор?

Каталитический нейтрализатор состоит из подложки, покрытия, катализаторов, мата и банки.

Подложка представляет собой керамическую сотовую структуру, которая обеспечивает площадь поверхности для катализатора и на которую наносится покрытие.
Washcoat — это покрытие, увеличивающее эффективную площадь основания.Благодаря своим свойствам он помогает контролировать катализ и облегчает нанесение катализатора на поверхность.
Катализатор, как правило, представляет собой драгоценный металл, который катализирует превращение загрязняющих веществ в безвредные газы. Он наносится на поверхность с нанесенным покрытием с помощью химического процесса.
Коврик оборачивается вокруг подложки и обеспечивает теплоизоляцию, защиту от механических ударов и вибраций автомобиля.
Банка представляет собой металлическую упаковку, в которую заключены подложки и мат.

Подложка катализатора для контроля загрязнения воздуха

Керамический монолит, используемый в конвертерах, имеет структуру пор (поры примерно от 3 до 4 мкм), которая обеспечивает механическую и химическую связь с слоем покрытия. Он предлагает большую площадь поверхности для нанесения тонкого покрытия, например, Al ₂ O ₃ , и может быть дополнительно пропитан каталитическим компонентом, таким как платина.

Ключевые производственные элементы

Производственный процесс следующий:

1.Обработка сырья

Материал доставляется на производственную площадку автотранспортом. Взвешивается и проверяется производственной лабораторией. Затем материалы смешиваются в партию, которая смешивается с водой и направляется на экструзию.

2. Формование и сушка

Геометрия ячейки формируется путем экструзии загружаемого материала. Здесь формируются плотность, форма и толщина ячеек. Затем его сушат в микроволновой печи.

3. Раскрой и погрузка

Детали нарезаются по размеру и очищаются.На этом этапе выполняется контроль процесса, чтобы гарантировать соответствие деталей. Затем детали загружаются в печь (термоизолированную камеру).

4. Увольнение

Обжиг выполняется в соответствии с точным циклом время-температура.

5. Отделка и отгрузка

Подложки из кордиерита затем упаковываются и отправляются на сборочную площадку заказчика.

Макросотовая конструкция и рабочие характеристики

Монолитная пористая керамика в качестве основы катализатора для борьбы с загрязнением воздуха

Основное преимущество монолитного материала заключается в том, что он предлагает относительно низкое противодавление по сравнению с катализаторами в форме таблеток.Это важно с точки зрения экономии топлива, поскольку двигателю потребуется меньше работы для удаления сгоревшего газа. -3 дюйма.Типичное определение размера подложки — N / w, например, 400/4 или 900/2.
Наличие более высокой плотности ячеек и меньшей толщины стенок позволяет лучше преобразовывать загрязняющие вещества и снизить температуру зажигания:

Чтобы проверить эффективность различных подложек, производители проводят испытания транспортных средств в разрешенных циклах.
Для этого в качестве генератора выхлопных газов выбран стандартный двигатель. Двигатель работает в течение заданного цикла (например, цикла FTP). Испытуемый субстрат устанавливается в выхлопной линии и покрывается постоянным количеством металлов платиновой группы (МПГ).Затем выполняются 3 цикла с замачиванием на ночь и холодным запуском. Выполняются и анализируются как непрерывные измерения, так и отбор проб из мешков. Типичный результат анализа представляет собой график зависимости накопленного HC от времени для различных субстратов:

Соображения о тепловом ударе и эрозии

Термическое напряжение

Термическое напряжение определяется резким изменением температуры. Перелом может произойти, когда термическое напряжение превышает прочность тела.

Термическое напряжение возникает из-за теплового расширения, которое определяется увеличением относительной длины по сравнению с начальной длиной тела (∆L / L).Чем горячее, тем больше расширяется область тела, чем более холодная. Эта разница в расширении называется термической деформацией и вызывает напряжение в более холодной области:

Существует два вида растрескивания из-за теплового расширения. Первое, называемое растрескиванием без кольца, происходит, когда центр субстрата горячее, чем кожа. Таким образом, центр расширяется в осевом направлении больше, чем кожа. Последний тогда находится в состоянии растяжения, и если растяжение превышает осевое усилие, по окружности появляется растрескивание кольца.

Второй вид термической трещины — это растрескивание лица. Он появляется, когда центр горячее, чем торцы. Горячий центр расширяется в радиальном направлении больше, чем торцы. Затем грани находятся в растяжении, и если растяжение превышает радиальную прочность, появляется растрескивание грани.

Чтобы оценить термическое напряжение и температуру при разрушении, учитывается несколько физических величин, таких как кривая CTE (коэффициент теплового расширения), E (модуль упругости), T1, T2 и MOR (модуль разрыва).
Представим соты катализатора как твердый цилиндр бесконечной длины, где внутренняя температура равна T2, а температура поверхности равна T1. Упрощенная обработка уравнения напряжения дает:

Осевое напряжение ≈ E _T1 (∆L / L _T2 -∆L / L _T1 ), что эквивалентно:

Осевое напряжение ≈ E _T1 (CTE _{T1 до T2} ) (T2-T1)

После расчета прогнозируемого осевого напряжения определяется «параметр напряжения» для оценки термической стойкости сажевого фильтра во время высокотемпературной регенерации, например:

SP≡E _{500 ° C} (∆L / L _{500-900 ° C} )

Этот параметр напряжения позволяет оценить вероятность выживания в таких условиях с учетом модуля разрыва (MOR).Действительно, соотношение SP / MOR пропорционально вероятности выживания субстрата. Точно так же отказ происходит, когда MOR равно напряжению.

Эрозия

Явление эрозии в основном связано с наличием твердых частиц в выхлопе. Он уменьшается при повышении температуры, поскольку MOR подложки увеличивается при более высоких температурах (> 400 ° C).

Для оценки явления эрозии передняя поверхность основания подвергается «пескоструйной обработке», например, 100 г частиц SiC в лаборатории.Цель состоит в том, чтобы определить след, оставленный эрозией, и количество ячеек, забитых частицами SiC. Если частицы меньше размеров каналов, распределение потока будет равномерным, а след эрозии будет зависеть только от распределения потока (слева). В то время как, если частицы больше, чем каналы, произойдет закупорка ячеек, а затем неравномерная эрозия, что приведет к неравномерному распределению потока (справа).

Заключение

Полезность макроклеточного продукта дополнительно повышается за счет гибкости процесса для управления ключевыми макроструктурными (проектными) атрибутами.Критическим атрибутом является устойчивость к нагрузкам и эрозии, которая представляет собой долговечность подложки, а затем и долговечность катализатора или фильтра.

Источник: Corning

Romain Nicolas отзыв:

Кордиеритовый субстрат — довольно эффективное фильтрующее устройство, к тому же недорогое. Однако его температура плавления относительно низка по сравнению с подложками из карбида кремния (SiC), что может стать проблемой при неконтролируемой регенерации. Как, по вашему мнению, производители справляются с компромиссом между стоимостью и риском плавления при выборе подложек из кордиерита или SiC? Предвидите ли вы какой-либо технологический прорыв в отношении подложек после обработки?

.