Katalizator samochodowy

Spalanie paliw kopalnych w silnikach samochodowych jest ważnym źródłem zanieczyszczeń powietrza i najważniejszym czynnikiem wpływającym negatywnie na czystość powietrza w dużych miastach. Oprócz dwutlenku węgla (CO2) i wody, będących produktami całkowitego spalania węglowodorowego paliwa (benzyny lub oleju napędowego), w spalinach samochodowych mogą znajdować się produkty niecałkowitego spalania takie jak sadza, węglowodory i toksyczny tlenek węgla (CO), a także produkty uboczne procesu spalania – tlenki azotu powstające w reakcji między azotem i tlenem  w wysokiej temperaturze.

Katalizator samochodowy- budowa

Usuwanie tych zanieczyszczeń z gazów spalinowych realizowane jest przy pomocy katalizatora samochodowego, który umieszczany jest w układzie wydechowym samochodu, niedaleko za silnikiem. Ma on postać komory wypełnionej gęstą stalową kratką, pokrytą materiałem ceramicznym, na którym osadzone jest złoże substancji katalitycznej. Wypełnienie komory zaprojektowane (kratka i porywający ją materiał) jest tak, aby przechodzące spaliny miały jak najefektywniejszy kontakt z katalizatorem (aby zminimalizować potrzebną ilość drogiej substancji katalitycznej). Gdy spaliny w wysokiej temperaturze przechodzą przez układ, substancja katalityczna przyspiesza reakcje rozkładu szkodliwych produktów ubocznych.

Katalizator samochodowy- działanie

Katalizatory starszego typu (tzw. Utleniające lub dwufunkcyjne) katalizowały jedynie reakcje utleniania: dopalanie resztek węglowodorów i utlenianie CO do CO2. Obecnie stosowane są tzw. Katalizatory trójfunkcyjne (ang. three-way catalyst), które oprócz dopalania paliwa i utleniania CO, katalizują również rozkład tlenków azotu. Katalizator dwufunkcyjny był jednoczęściowy, posiadał jedynie tzw. część utleniającą, natomiast katalizator trójfunkcyjny składa się z dwóch części, redukującej i utleniającej. Najpierw spaliny trafiają do części redukującej, gdzie następuje rozkład tlenków azotu poprzez katalityczną reakcję z niedopalonym paliwem, a następnie do części utleniającej, gdzie dopalane są resztki paliwa oraz utleniany jest tlenek węgla. Efektywna praca katalizatora trój funkcyjnego wymaga obecności w spalinach niedopalonego paliwa, potrzebnego do reakcji w części redukującej, więc współczesne silniki muszą pracować w warunkach niecałkowitego spalania. W tym celu, w układach odprowadzania spalin samochodów umieszcza się tzw. Sondy lambda, mierzące stężenie tlenu w gazie spalinowym. Sonda lambda przekazuje dane o stężeniu tlenu do sterownika silnika, który steruje składem mieszanki paliwowo-powietrznej.

Jako substancje katalityczne stosowane są zwykle stopy lub związki chemiczne metali takich jak pallad, rod, czy platyna, co decyduje o wysokiej cenie produkcji katalizatora.