Hvad er en katalysator?

forurenende gasser er lavet af skadelige molekyler, men disse molekylerer lavet af relativt harmløse atomer. Så hvis vi kunne finde en måde at sprøjte molekylerne op på, efter at de har forladt en bils motor, og før de bliver pumpet ud i luften, kunne vi knække problemet med forurening-eller noget af det alligevel. Det er det job, som en katalysator gør.

foto: en eksperimentel ny katalytisk konverter testes under en bil., Billede venligst udlånt af Southwest Research Institute andUS Department of Energy/National Renewable Energy Laboratory (DoE/NREL).

disse gadgets er meget enklere end de lyder. En katalystier simpelthen et kemikalie, der får en kemisk reaktion til at gå hurtigere uden sig selvændring i processen. Det er lidt som en atletiktræner, der stårved siden af banen og råber på løberne for at gå hurtigere. Thecoach løber ikke overalt; han står bare der, bølger armene om og får løberne til at fremskynde. I en katalysator er katalysatorens opgave at fremskynde fjernelsen af forurening.,Katalysatoren er lavet af platin eller et lignende platinlignende metal, såsom palladium eller rhodium.

en katalysator er en stor metalkasse, boltet til undersiden af din bil, der har to rør, der kommer ud af det. En af dem (konverterens “input”) er forbundet til motoren og bringer varme, forurenede dampe ind fra motorens cylindre (hvor brændstoffet brænder og producerer strøm). Det andet rør (konverterens “output”) er forbundet til udstødningsrøret (udstødning)., Når gassen fra motorens dampe blæser over katalysatoren, finder kemiske reaktioner sted på dens overflade, bryder de forurenende gasser fra hinanden og omdanner dem til andre gasser, der er sikre nok til at blæse ufarligt ud i luften.

En meget vigtig ting at bemærke om katalysatorer er, at de kræver, at du at bruge blyfri brændstof, fordi føringen i konventionelle brændstof”giftstoffer” katalysator og sikrer, at det tager op forurenende stoffer i exhaustgases.

Hvad sker der inde i konverteren?,

foto: ingeniører forsøger konstant at forbedre ydeevnen afkatalytiske konvertere, for eksempel ved at udvikle katalysatorer, der arbejder mere effektivt pålavere temperaturer. Dette er et eksempel på en lav temperatur o .idationskatalysator fremstillet af Tino .id og platin. Foto af CPL Bryant V venligst udlånt af NASA Langley Research Center (NASA-LaRC).

inde i konverteren strømmer gassen gennem en tæt honeycombstructure lavet af en keramik og belagtmed katalysatorerne., Honeycomb-strukturen betyder, at gassen berører abigger-området af katalysator på ATN gang, så de omdannes hurtigere ogeffektivt.

Typisk, at der er to forskellige katalysatorer i acatalytic converter:

  • En af dem tager fat på nox-forurening usinga kemisk proces kaldes reduktion(fjernelse af ilt). Dette bryder op nitrogeno .ider i nitrogen ogiltgasser (som er harmløse, fordi de allerede eksisterer i luftenomkring os).
  • den anden katalysator virker ved en modsat kemisk proces kaldet O .idation (addingo .ygen) og omdanner kulilte til kuldio .id., En anden O .idationsreaktion forvandler uforbrændte kulbrinter i udstødningen til kuldio .id og vand.

i virkeligheden foregår tre forskellige kemiske reaktioner på samme tid. Derfor taler vi om trevejskatalysatorer. (Nogle mindre effektive omformere udførerkun de to andre (o .idation) reaktioner, så de kaldes tovejskatalysatorer.) Efter at katalysatoren har gjort sit arbejde, er det, der kommer ud af udstødningen, for det meste nitrogen, ilt, kuldio .id og vand (i form afdamp).

hvor effektive er katalysatorer?,

diagram: effektiviteten af katalysatorer. Katte gør en stor forskel for emissioner, med trevejsomformere, der giver en betydelig ekstra fordel i forhold til tovejsomformere. Tal viser forurenende stoffer i gram pr. Diagrammet tegnes ved at Forklare, at Stuff.com ved hjælp af data for light-duty benzin drevne køretøjer fra US EPA (1990), der er angivet i tabel 3.2 (side 75) af Luftforurening fra Motorkøretøjer: Standarder og Teknologier for at Kontrollere Emissioner, Faiz et al, World Bank, 1996.,

katalysatorer er hovedsageligt designet til at reducere øjeblikkelig, lokal luftforurening—beskidt luft, hvor du kører—og dette diagram synes bestemt at antyde, at de er effektive. Alligevel stiller folk nogle gange spørgsmålstegn ved, om de virkelig er så grønne, som de ser ud til. Det er vigtigt at huske, at de reducerer emissionerne i stedet for at eliminere dem fuldstændigt.

et problem er, at de kun virkelig arbejder ved høje temperaturer (over 300.C / 600. F eller deromkring), når motoren har haft mulighed for at varme op., 10-15 minutter at varme op, så de var helt ineffektive i de første par kilometer/miles af en rejse (eller nogen del af en meget kort rejse).Moderne konvertere opvarmes på kun 2-3 minutter; alligevel kan der stadig forekomme betydelige emissioner i løbet af denne tid.

diagram: katalysatorer bliver kun effektive ved høje driftstemperaturer. Dette diagram viser effektiviteten af en typisk enhed ved konvertering af kulilte ved en række forskellige temperaturer., Nitrogeno .ider omdannes med lidt højere effektivitet og kulbrinter med lidt mindre effektivitet. Ved høje temperaturer omdannes kulilte med den mindste effektivitet af de tre.

et andet spørgsmål er, om de øger drivhusgasemissionerne. Vi tænker på kuldio .id som en sikker gas, fordi den ikke er giftig i hverdagens koncentrationer. Ikke desto mindre er det ikke helt ufarligt, fordi vi nu ved, at det er den største årsag til global opvarmning og klimaændringer., Nogle mennesker tror, at katalysatorer forværrer klimaændringerne, fordi de forvandler kulilte til kuldio .id. I virkeligheden, kulilte din bil producerer ville i sidste ende blive til kuldioxid i atmosfæren helt af sig selv, så en katalysator gør nogen forskel på at score: det simpelthen reducerer kulilte en bil pumper i den gade, som det driver sammen, forbedre den lokale luftkvalitet.

men når det kommer til klimaændringer, har autoingeniører og miljøforkæmpere længe påpeget et andet alvorligt problem., Selv om katte slå de fleste kvælstofoxider i kvælstof og ilt, de producerer også små mængder af lattergas (N2O) i den proces, en drivhusgas, der er over 300 gange kraftigere end kuldioxid. Problemet er, at med så mange køretøjer på vejen, selv små mængder lattergas tilføje op til et stort problem. Tilbage i 2000, theIntergovernmental Panel om Klimaændringer bemærkede: “indførelsen af katalysatorer som en forurening kontrol foranstaltning i de fleste industrialiserede lande, der resulterer i en betydelig stigning i N2O-emissioner fra benzin køretøjer.,”Heldigvis producerer nyere katalysatorer dramatisk mindre nitrogeno .id end ældre.Selv om katalysatorer bestemt har hjulpet os med at tackle kortsigtet luftforurening, er der dog bekymring for, at de med hensyn til langsigtede klimaændringer kan gøre tingene værre.