¿qué es un convertidor catalítico?
los gases contaminantes están hechos de moléculas dañinas, pero esas moléculas están hechas de átomos relativamente inofensivos. Así que si pudiéramos encontrar una manera de dividir las moléculas después de que salen del motor de un automóvil y antes de que se bombeen al aire, podríamos resolver el problema de la contaminación, o algo de eso, de todos modos. Ese es el trabajo que hace un convertidor catalítico.
foto: un nuevo convertidor catalítico experimental se prueba debajo de un automóvil., Imagen cortesía de Southwest Research Institute Andus Department of Energy/National Renewable Energy Laboratory (DoE/NREL).
estos gadgets son mucho más simples de lo que suenan. Un catalizador es simplemente un producto químico que hace que una reacción química vaya más rápido sin que él mismo cambie en el proceso. Es un poco como un entrenador de atletismo que está parado al lado de la pista y grita a los corredores que vayan más rápido. La cabina no corre a ninguna parte; solo se queda ahí, agita sus brazos y hace que los corredores aceleren. En un convertidor catalítico, el trabajo del catalizador es acelerar la eliminación de la contaminación.,El catalizador está hecho de platino o un metal similar al platino, como el paladio o el rodio.
un convertidor catalítico es una caja de metal grande, atornillada a la parte inferior de su automóvil, que tiene dos tubos que salen de ella. Uno de ellos (la «entrada» del convertidor) está conectado al motor y trae humos calientes y contaminados de los Cilindros del motor (donde el combustible se quema y produce energía). El segundo tubo (la «salida» del convertidor) está conectado al tubo de escape (escape)., A medida que los gases de los humos del motor soplan sobre el catalizador, las reacciones químicas tienen lugar en su superficie, rompiendo los gases contaminantes y convirtiéndolos en otros gases que son lo suficientemente seguros como para soplar sin causar daños en el aire.
una cosa muy importante a tener en cuenta sobre los convertidores catalíticos es que requieren que usted utilice combustible Sin plomo, porque el plomo en el combustible convencional»envenena» el catalizador y le impide tomar los contaminantes en gases de escape.
¿qué sucede dentro del convertidor?,
Foto: Los ingenieros están constantemente tratando de mejorar el rendimiento de los convertidores catalíticos, por ejemplo, desarrollando catalizadores que funcionan de manera más efectiva a temperaturas más bajas. Este es un ejemplo de un catalizador de oxidación a baja temperatura hecho de óxido de estaño y platino. Foto de CPL Bryant V cortesía de NASA Langley Research Center (NASA-LaRC).
dentro del convertidor, los gases fluyen a través de una densa estructura de panal hecha de cerámica y recubierta con los catalizadores., La estructura del panal significa que los gases tocan un área más grande del catalizador a la vez, por lo que se convierten más rápidamente y eficientemente.
normalmente, hay dos catalizadores diferentes en el convertidor acatalítico:
- uno de ellos aborda la contaminación por óxido de nitrógeno mediante un proceso químico llamado reducción(eliminación de oxígeno). Esto descompone los óxidos de nitrógeno en nitrógeno y gases oxigenados (que son inofensivos, porque ya existen en el aire que nos rodea).
- El otro catalizador funciona por un proceso químico opuesto llamado oxidación (addingoxygen) y convierte el monóxido de carbono en dióxido de carbono., Otra reacción de oxidación convierte los hidrocarburos no quemados en el escape en dióxido de carbono y agua.
en efecto, tres reacciones químicas diferentes están sucediendo al mismo tiempo. Es por eso que hablamos de convertidores catalíticos de tres vías. (Algunos convertidores menos efectivos solo llevan a cabo las dos segundas reacciones (oxidación), por lo que se llaman convertidores catalíticos de dos vías.) Después de que el catalizador ha hecho su trabajo, lo que emerge del escape es principalmente nitrógeno, oxígeno, dióxido de carbono y agua (en forma de vapor).
¿qué tan efectivos son los convertidores catalíticos?,
Gráfico: la Eficacia de los convertidores catalíticos. Los Cats marcan una gran diferencia en las emisiones, ya que los convertidores de tres vías ofrecen un beneficio adicional significativo sobre los convertidores de dos vías. Las cifras muestran contaminantes en gramos por kilómetro a 80.000 kilómetros. Gráfico dibujado por explicar que Stuff.com using data for light-duty gasoline fueled vehicles from US EPA (1990), quoted in table 3.2 (page 75) of Air Pollution from Motor Vehicles: Standards and Technologies for Controlling Emissions, Faiz et al, World Bank, 1996.,
Los convertidores catalíticos están diseñados principalmente para reducir la contaminación del aire local e inmediata, el aire sucio donde conduces, y este gráfico ciertamente parece sugerir que son efectivos. Aun así, la gente a veces se pregunta si realmente son tan verdes como parecen. Es importante recordar que reducen las emisiones en lugar de eliminarlas por completo.
un problema es que solo funcionan a altas temperaturas (más de 300 ° C / 600°F o menos), cuando el motor ha tenido la oportunidad de calentarse., Los primeros tipos de convertidores catalíticos normalmente tardaban entre 10 y 15 minutos en calentarse, por lo que eran completamente ineficaces durante los primeros kilómetros/millas de un viaje (o cualquier parte de un viaje muy corto).Los convertidores modernos se calientan en solo 2-3 minutos; aún así, pueden producirse emisiones significativas durante este tiempo.
Gráfico: los convertidores catalíticos solo se vuelven eficientes a altas temperaturas de funcionamiento. Este gráfico muestra la eficiencia de un dispositivo típico para convertir monóxido de carbono en un rango de temperaturas diferentes., Los óxidos de nitrógeno se convierten con una eficiencia ligeramente mayor y los hidrocarburos con una eficiencia ligeramente menor. A altas temperaturas, el monóxido de carbono se convierte con la menor eficiencia de los tres.
otro problema es si aumentan las emisiones de gases de efecto invernadero. Pensamos en el dióxido de carbono como un gas seguro, porque no es tóxico en las concentraciones diarias. Sin embargo, no es completamente inofensivo, porque ahora sabemos que es la principal causa del calentamiento global y el cambio climático., Algunas personas creen que los convertidores catalíticos empeoran el cambio climático porque convierten el monóxido de carbono en dióxido de carbono. De hecho, el monóxido de carbono que produce su automóvil eventualmente se convertiría en dióxido de carbono en la atmósfera por sí solo, por lo que un convertidor catalítico no hace ninguna diferencia en ese sentido: simplemente reduce el monóxido de carbono que un automóvil bombea a la calle mientras conduce, mejorando la calidad del aire local.
pero cuando se trata del cambio climático, los Ingenieros Automotrices y los ambientalistas han señalado durante mucho tiempo otro problema grave., Aunque los gatos convierten la mayoría de los óxidos de nitrógeno en nitrógeno y oxígeno, también producen pequeñas cantidades de óxido nitroso (N2O) en el proceso, un gas de efecto invernadero que es más de 300 veces más potente que el dióxido de carbono. El problema es que con tantos vehículos en la carretera, incluso pequeñas cantidades de óxido nitroso se suman a un problema importante. En 2000, el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el cambio climático señaló: «la introducción de convertidores catalíticos como medida de control de la contaminación en la mayoría de los países industrializados está dando lugar a un aumento sustancial de las emisiones de N2O de los vehículos de gasolina.,»Afortunadamente, los convertidores catalíticos más nuevos producen dramáticamente menos óxido nitroso que los más antiguos.Aun así, aunque los convertidores catalíticos ciertamente nos han ayudado a abordar la contaminación atmosférica a corto plazo, existe la preocupación de que, cuando se trata del cambio climático a largo plazo, podrían estar empeorando las cosas.