کـاتـالـیزور
1397/02/09


کـاتـالـیزور



میلیونها خودرو در جادهها و خیابانهای جهان در حال حرکت هستند که هر
کدام يك منبع آلودگي تلقي ميشوند. در شهرهای بزرگ، آلايندههای ناشي
از عملكرد خودروها ميتواند مشكلات بسیاری را به وجود آورد. برای حل
اين مشكل، کشورها قوانین زيستمحیطي خاصي را تدوين کردهاند. همچنین
قوانیني وضع کردهاند که مقدار آلودگي هر خودرو را محدود ميسازند.
سازندگان خودرو به منظور رعايت اين قوانین، روشهای متفاوتي برای
جلوگیری از تولید و انتشار آلايندهها و همچنین سیستمهای متنوعي برای
سوخترساني خودروها ابداع کردهاند. برای کاهش آلايندههای خودرو،
وسیلهای جالب به نام مبدل کاتالیزور ابداع شده است. محصولات احتراق،
قبل از ترك خودرو، از اين قسمت عبور کرده و مقدار زيادی از آلودگيهای
آن، حذف ميشود.


مبدل کاتالیستي(کاتالیزور) وسیله ای است که سر راه خروجي اگزوز خودرو قرار مي
گیرد و طي يك سری واکنش های شیمیايي با تبديل گازهای سمي حاصل از احتراق
خودرو به گازهای بي ضرر، از آلودگي هوا جلوگیری مي کند. البته اين مبدل ها
انواع مختلفي دارند و واکنش های شیمیايي هر کدام از آن ها بسته به نوع موتور و
سوخت مصرفي متفاوت است. به طور مثال مبدل کاتالیستي خودروهای گازوئیلي
طوری است که در آن واکنش های اکسیداسیون انجام مي شود. طي اين واکنش ها،
مونو اکسید کربن، مشتقات اکسید نیتروژن، و کربوهیدرات های حاصل از احتراق
ناقص سوخت، به دی اکسید کربن، نیتروژن، و آب تبديل مي شوند. اگرچه مبدل های
کاتالیستي بیش ترين کاربرد را در خودروها دارند، اما در ژنراتورها، لوکوموتیوها،و
هواپیماها نیز مورد استفاده قرار مي گیرند. گفتني است، اين وسیله در حقیقت در
راستای پیروی از مقررات دولتي و زيست محیطي مبني بر رعايت حداکثر میزان
آلايندگي خودروها ابداع شده است.


مبدل های کاتالیستي از سه بخش مهم هسته کاتالیست، لايه اکسیدی، و ماده
کاتالیست تشكیل شده اند که هر کدام در ادامه به طور خلاصه شرح داده
مي شود.
بستر کاتالیست: در مبدل های مخصوص خودرو، از بسترهای سرامیكي
مونولیتي با ساختار لانه زنبوری استفاده مي شود.
لايه اکسیدی: از اين لايه به عنوان نگهدارنده ماده کاتالیست استفاده
مي شود که سطح مخصوص کاتالیست را افزايش مي دهد. اين لايه معمولاً
از جنس اکسید آلومینیوم ( ،)
3O2Alدی اکسید تیتانیوم ( ،)2TiOدی اکسید
سیلیكون ( ،)
2SiOيا ترکیبي از سیلیكا و آلومینا انتخاب مي شود.
ماده کاتالیست: کاتالیست در واقع ماده اصلي مبدل کاتالیستي است که معمولاً
از خانواده فلزات گران قیمت نظیر پالاديوم، راديوم، پلاتین، طلا، و کادمیوم


انتخاب مي شود. اما از نقطه نظر مقرون به صرفه بودن، عموماً از پالاديوم و
راديوم استفاده مي شود.
گفتني است، علاوه بر واکنش های اصلي مبدل کاتالیستي که منجر به تولید
محصولات غیرسمي مي شوند، يك سری واکنش های ناخواسته نیز صورت
مي گیرند که سبب تولید مقادير بسیار کمي از محصولات سمي نظیر سولفید
هیدروژن ( )
S2Hو آمونیاك ()3NHمي شود. اين نوع واکنش های
ناخواسته معمولاً در مبدل های کاتالیستي مبتني بر واکنش های سه
مرحله ای بروز مي يابند. اگرچه حذف چنین واکنش هايي به طور کامل
امكان پذير نیست، اما با اعمال يك سری تغییرات در ماهیت ماده کاتالیست و
لايه اکسیدی مي توان از بروز اين واکنش ها تا حد امكان جلوگیری کرد.

www.carworks.ir
به طور مثال، جهت جلوگیری از تولید سولفید هیدروژن مي توان به لايه
اکسید فلزی، نیكل يا منگنز اضافه کرد؛ زيرا اين فلزات نسبت به جذب گوگرد
حساس هستند مانع از جذب آن توسط لايه اکسیدی مي شوند. به عبارت
بهتر ، سولفید هیدروژن زماني تولید مي شود که گوگرد در دمای
پايین توسط لايه اکسیدی جذب شده باشد. پس از جذب گوگرد در دمای
پايین، در مرحله بعد در دمای بالا آزاد مي شود و پس از ترکیب با
هیدروژن ، گاز سولفید هیدروژن تشكیل مي شود.