Катализаторы: как они работают и что делают?

Есть ошибочное мнение, что выхлопной системе катализатор выполняет функцию фильтра. На самом деле в катализаторе проходит реакция выхлопных газов, которая превращает вредные выбросы в более очищенные. Было бы хорошо, если бы в двигателе автомобиля бензин сгорал полностью, а в атмосферу не попадало ничего, кроме углекислого газа и водяного пара.
К сожалению, двигатель внутреннего сгорания является не очень эффективным, в результате чего несколько наименований загрязняющих веществ попадают в воздух вместе с выхлопными газами. В некоторых странах для того, чтобы уменьшить загрязнение окружающей среды, ввели обязательные каталитические конвекторы для новых автомобилей. Но зачастую их винят в потере мощности двигателя.

Какие вредные компоненты содержатся в выхлопных газах?

Неполное сгорание бензина приводит к выделению окиси углерода и различных летучих органических соединений (ЛОС). Больше всего их выделяется, когда машина работает на холостом ходу или едет медленно. Угарный газ является ядовитым парниковым газом. Летучие органические соединения являются вредными для здоровья, считаются одной из причин раковых заболеваний.
При очень высоких температурах в двигателе (свыше 1500 °С) азот вступает в реакцию с кислородом, в результате чего образуются оксиды азота. Это вызывает различные проблем. Например, двуокись азота реагирует с атмосферной влагой в виде разбавленной азотной кислоты, которая приводит к выпадению кислотных дождей. Действие солнечного света на смесь загрязнителей вызывает фотохимические смоги и формирование других загрязнителей, таких как озон.

Как катализатор преобразовывает вредные элементы?

Вы можете придумать свой каталитический нейтрализатор загрязняющих выхлопных газов, превращая их в двуокись углерода и водяной пар. Некоторые из химических реакций, которые происходят в процессе каталитического преобразователя, выглядят следующим образом: «оксид углерода + кислород → углекислый газ», «летучие органические соединения (не полностью сгоревший бензин) + кислород → углекислый газ + оксид углерода + вода + оксид азота → углерод + диоксид азота».
Существуют стандартный катализатор поперечного сечения и катализатор для скоростных спортивных автомобилей. Они отличаются размерами ячеек. Каталитический нейтрализатор – это чудо инженерной конструкции. При включении двигателя он должен справляться с быстрым повышением температуры до нескольких сотен градусов менее чем за минуту.
Катализатор не должен препятствовать движению отработанных газов. Катализатор каким-то волшебным образом обрабатывает эти газы за миллисекунды. Керамическая решётка покрыта специальным составом, который содержит драгоценные металлы, такие как платина, родий и палладий, а также оксиды других металлов.
Одной из основных причин повреждения каталитических нейтрализаторов является высокая температура. Обычная рабочая температура колеблется в диапазоне 150-600 °C, но перебои в зажигании и высокая скорость движения могут повысить температуру до 1000 °С, что приводит к повреждению поверхности катализатора, снижая его эффективность. Кроме всего прочего, может расплавиться керамическая решётка.
Еще одна проблема разрушения – это примеси в выхлопных газах. Содержание серы в бензине или фосфора в моторном масле может привести к повреждению катализатора.