co je katalyzátor?
znečišťující plyny jsou vyrobeny ze škodlivých molekul, ale tyto molekulyjsou vyrobeny z relativně neškodných atomů. Pokud bychom tedy našli způsob, jak molekuly vyprostit poté, co opustí motor auta a než se dostanou do vzduchu, mohli bychom vyřešit problém znečištění—nebo něco z toho, tak jako tak. To je práce, kterou dělá katalyzátor.
Foto: experimentální nový katalyzátorje testován pod vozem., Obrázek s laskavým svolením Southwest Research Institute andUS Department of Energy / National Renewable Energy Laboratory (DoE/NREL).
tyto gadgety jsou mnohem jednodušší, než zní. Katalyzátorje prostě chemická látka, která způsobuje, že chemická reakce probíhá rychleji, aniž by samazměna v procesu. Je to trochu jako atletický trenér, který stojí na straně trati a křičí na běžce, aby šli rychleji. Ten nikde neběží, jen tam stojí, mává rukama a nutí běžce zrychlit. V katalyzátoru je úkolem katalystu urychlit odstraňování znečištění.,Katalyzátor je vyroben z platiny nebo podobného platinového kovutakový jako palladium nebo rhodium.
katalyzátor je velká kovová krabice, přišroubovaná ke spodní straně vašeho vozu, která má dvě trubky vycházející z něj. Jeden z nich („vstup“ převodníku) je připojen k motoru a přináší horké, znečištěné výpary z válců motoru (kde palivo spaluje a produkuje výkon). Druhá trubka („výstup“ převodníku) je připojena k výfuku (výfuku)., Jako plyny z motoru kouř foukat přes katalyzátor, chemické reakce probíhají na jeho povrchu, rozpadá znečišťujících plynů a jejich přeměně na jiné plyny, které jsou dostatečně bezpečné, aby vyhodit neškodně do vzduchu.
Jedna velmi důležitá věc k poznámce o katalyzátorů je, že vyžadují, můžete použít bezolovnaté palivo, protože vedení v konvenční paliva“jedy“ katalyzátor a zabraňuje to od znečišťujících látek ve výfukových plynů.
co se děje uvnitř převodníku?,
Foto: inženýři se neustále snaží zlepšitkatalytické měniče, například vývojem katalyzátorů, které pracují účinnějšípodní teploty. Toto je příklad nízkoteplotního oxidačního katalyzátoru vyrobeného z oxidu cínu a platiny. Foto CPL Bryant V S laskavým svolením NASA Langley Research Center (NASA-LaRC).
uvnitř měniče proudí plyny hustou voštinovou konstrukcí vyrobenou z keramiky a natíranou katalyzátory., Voštinová struktura znamená, že se plyny dotýkají abiggerovy oblasti katalyzátoru najednou, takže se přeměňují rychleji a efektivněji.
Typicky, tam jsou dva různé katalyzátory v acatalytic měniče:
- Jeden z nich řeší oxidů dusíku znečištění pomocí chemických proces zvaný redukce(odstranění kyslíku). To rozkládá oxidy dusíku na dusík aoxygenové plyny (které jsou neškodné, protože již existují ve vzduchukolem nás).
- druhý katalyzátor pracuje opačným chemickým procesem zvaným oxidace (addingoxygen) a přeměňuje oxid uhelnatý na oxid uhličitý., Další oxidační reakce mění nespálené uhlovodíky ve výfuku na oxid uhličitý a vodu.
ve skutečnosti probíhají tři různé chemické reakce současně. Proto mluvíme o třícestných katalyzátorech. (Některé, méně účinné měniče provádípouze druhé dvě (oxidační) reakce, takže se nazývají obousměrné katalytické měniče.) Poté, co katalyzátor vykonal svou práci, to, co se vynoří z výfuku, jevětšinou dusík, kyslík, oxid uhličitý a voda (ve forměpára).
jak účinné jsou katalyzátory?,
Graf: účinnost katalyzátorů. Kočky dělají velký rozdíl v emisích, přičemž třícestné měniče poskytují významný zvláštní přínos oproti obousměrným převodníkům. Čísla ukazují znečišťující látky v gramech na kilometr na 80 000 kilometrech. Graf natažený Vysvětlit, že Stuff.com pomocí dat pro lehká užitková benzín poháněná vozidla z US EPA (1990), uvedené v tabulce 3.2 (strana 75) Znečištění Ovzduší z Motorových Vozidel: Standardy a Technologie pro Kontrolu Emisí, Faiz et al., World Bank, 1996.,
katalyzátory jsou určeny především ke snížení okamžitého, místního znečištění ovzduší-špinavého vzduchu, kam jedete-a zdá se, že tento graf naznačuje, že jsou účinné. Přesto se lidé někdy ptají, zda jsou opravdu tak zelené, jak se zdá. Je důležité si uvědomit, že spíše snižují emise, než je zcela eliminují.
jedním z problémů je, že skutečně pracují pouze při vysokých teplotách (více než 300°C/600°F nebo tak), když se motor mohl zahřát., Časné typy katalyzátorů obvykle trvalo asi 10-15 minut, než se zahřál, takže byly zcela neúčinné pro prvních několik kilometrů/mil cesty (nebo jakoukoli část velmi krátké cesty).Moderní měniče se zahřívají pouze za 2-3 minuty, přesto se během této doby mohou vyskytnout významné emise.
Graf: katalyzátory jsou účinné pouze při vysokých provozních teplotách. Tento graf ukazuje účinnost typického zařízení při přeměně oxidu uhelnatého při různých teplotách., Oxidy dusíku se přeměňují s mírně vyšší účinností a uhlovodíky s mírně nižší účinností. Při vysokých teplotách se oxid uhelnatý převádí s nejmenší účinností těchto tří.
dalším problémem je, zda zvyšují emise skleníkových plynů. Považujeme oxid uhličitý za bezpečný plyn, protože není toxický v každodenních koncentracích. Nicméně to není úplně neškodné, protože nyní víme, že je to hlavní příčina globálního oteplování a změny klimatu., Někteří lidé věří, že katalyzátory zhoršují změnu klimatu, protože přeměňují oxid uhelnatý na oxid uhličitý. Ve skutečnosti, oxid uhelnatý vaše auto produkuje, by se nakonec promění v oxid uhličitý v atmosféře samo od sebe, takže katalyzátor dělá žádný rozdíl v tomto směru: je to prostě snižuje oxid uhelnatý auta čerpadla do ulice, jak to najede, zlepšení lokální kvality ovzduší.
ale pokud jde o změnu klimatu, auto inženýři a ekologové již dlouho poukázali na další závažný problém., I když kočky většinou na oxidy dusíku na dusík a kyslík, které také produkují malé množství oxidu dusného (N2O) v procesu, skleníkového plynu, který je více než 300 krát účinnější než oxid uhličitý. Potíž je v tom, že s tolika vozidly na silnici, i malé množství oxidu dusného přidat až k velkému problému. V roce 2000intergovernmentální Panel pro změnu klimatu poznamenal: „zavedení katalyzátorů jako opatření pro kontrolu znečištění ve většině průmyslových zemí vede k podstatnému zvýšení emisí N2O z benzínových vozidel.,“Naštěstí novější katalyzátory produkují výrazně méně oxidu dusného než starší.I přesto, že katalytické měniče nám jistě pomohly řešit krátkodobé znečištění ovzduší, existuje shoda v tom, že pokud jde o dlouhodobou změnu klimatu, mohly by to ještě zhoršit.