حذف گازهای کربن مونوکسید، نیتروژن مونوکسید و هیدروکربن نسوخته موجود در گازهای خروجی از اگزوز خودروها

مبدل کاتالیزور، نقش بزرگی در کاهش آلاینده‌ها دارد. با این حال، هنوز هم مستلزم تغییر و تحولاتی است. یکی از بزرگترین معایب مبدل کاتالیزور عملکرد آنها در دمای نسبتاً بالاست. هنگامی که موتور خودرو سرد است، مبدل کاتالیزور تقریباً هیچ کاری برای کاهش آلاینده‌ها صورت نمی‌دهد. راه‌حلی ساده این است که مبدل کاتالیزور را هر چه بیشتر نزدیکتر به موتور نصب کنیم. یعنی گازهای گرم موتور به مبدل برخورد کرده و هر چه سریع‌تر آن را گرم کند، اما این کار می‌تواند به علت برخورد گازهای بسیار داغ اگزوز به مبدل، از عمر آن بکاهد. بیشتر سازندگان خودرو، مبدل را زیر خودرو و درست زیر صندلی جلو قرار می‌دهند تا به حد کافی از موتور دور باشد و از گازهای خروجی صدمه ای نبیند. پس گرم کردن مبدل کاتالیزور نیز راه خوبی برای کاهش انتشار آلاینده‌هاست. ساده‌ترین روش برای این کار، استفاده از گرمکن‌های الکتریکی است. متأسفانه سیستم الکتریکی 12 ولتی خودرو فاقد توان کافی برای گرم کردن سریع مبدل در حد لازم است. معمولاً بیشتر مردم چندین دقیقه قبل از استارت زدن، منتظر گرم شدن مبدل نمی‌مانند.

یک راه ممکنبرای حذف گازهای کربن مونوکسید ، نیتروژن مونوکسید و هیدروکربنهای نسوخته موجود در گازهای خروجی از اگزوز خودروها افزودن convertor یا مبدل های کاتالیزگری در مسیر دود خروجی از موتور است. از کاتالیست های ویژه عناصر واسطه مثل نقره پلاتین یا اکسیدهای مضاعف تیتانیوم که در اگزوز خودروها تعبیه شده اکسیدهای نیتروژن را تجزیه وبه اکسیژن ونیتروژن جزهای اصلی هوا کره واکسیدهای کربن رابه اکسیژن وکربن(الماس)تبدیل می کند استفاده می کنند اما این سوخت ها باید عاری از ترکیبات گوگرد باشد زیرا کاتالیست رامسموم می کند. پیوند اکسیژن با کربن در مونواکسید سه گانه ومحکم است درضمن کاتالیست ها بعداز مدتی استفاده کارایی شان راازدست می دهند وباید عوض شوند.

  دو نوع مبدل داریم دوگانه وسه گانه

۱-دوگانه

این نوع از کاتالیزورها به طور عمده ای در موتورهای دیزلی برای کاهش آلاینده های مونوکسیدکربن و هیدروکربن های نسوخته به کار می روند. به علت عدم توانایی اینگونه از کاتالیست ها در کاهش آلاینده های اکسید نیتروژن، امروزه در موتورهای بنزینی از این نوع کاتالیست ها استفاده نشده و به جای آنها از کاتالیست های سه گانه بهره برده می شود. کاتالیزور دوگانه دو عمل را به طور همزمان انجام می دهد:

آ) اکسیداسیون مونوکسید کربن به دی اکسید کربن: CO + 0.5O2 → CO2

ب) اکسیداسیون هیدروکربن های نسوخته و تبدیل آنها به دی اکسید کربن و آب

CxH2x+2 + [(3x+1)/2] O2 → xCO2 + (x+1) H2O

۲- سه گانه

مبدل کاتالیستی سه گانه سه وظیفه زیر را انجام می دهد:                                    

آ) کاهش اکسیدهای نیتروژن به اکسیژن و نیتروژن: 2NOx → xO2 + N2

ب) اکسیداسیون مونوکسیدکربن به دی اکسید کربن: CO + 0.5O2 → CO2

پ) اکسیداسیون هیدروکربن های نسوخته و تبدیل آنها به دی اکسید کربن و آب:

CxH2x+2 + [(3x+1)/2] O2 → xCO2 + (x+1) H2O

نکته بسیار مهم در رابطه با این نوع از کاتالیست ها این است که زمانی این کاتالیست ها بالاترین راندمان را دارند که گازهای خروجی از موتور و ورودی به کاتالیست به مقدار کمی بالاتر از نقطه استوکیومتری باشند. این بدان معناست که نسبت وزنی هوا به سوخت در مخلوط ورودی به کاتالیست در موتورهای بنزینی در حدود ۱۴/۶ تا ۱۴/۸ باشد.

به طور کلی می توان گفت:

1.برای قرار دادن در مسیر گازهای خروجی در اگزوز انرا توری شکل می سازند که مسیر خروجی را مسدود نکند و سطح تماس کاتالیزگز با گازها افزایش یابد

2.زیرا هنوز دمای گازها بالا نرفته است و واکنش شیمیایی با وجود کاتالیست اغاز نشده است و برای انحام هر واکنش شیمایی باید به یک حداقل دما رسید (به انرژی فعال سازی رسید) میتوان از پیش گرمکن گازهای خروجی استفاده کرد ویا اینکه گازهای خروجی در یک مدار بسته قرار گیرند تا به حداقل دمای واکنش برسند و سپس از روی مبدل عبور داده شوند همچنین میتوان مبدل کاتالیستی را در فاصله نزدیکتر تا محل خروج گاز نصب کرد که در اینصورت ممکن است عمر مفید مبدل کاهش یابدو...

3. با قرار دادن کاتالیست برروی مش ها سطح فعال زیاد میشود و واکنش بهتر صورت میگیرد زیرا در مبحث کاتالیست هرچه سطح در دسترس از فلز فعال بیشتر باشید فعالیت کاتالیست نیز بیشتر است در مورد استفاده از ذرات کاتالیزگر در اندازه های نانو می توان گفت که جرم کاتالیزگر مورد نیاز برای استفاده هم کمتر می شود و به علت گران بودن این کاتالیست ها به نوعی صرفه جویی اقتصادی خواهد شد.