ce este un convertor catalitic ?
gazele poluante sunt formate din molecule dăunătoare, dar acele moleculesunt fabricate din atomi relativ inofensivi. Deci, dacă am putea găsi o cale de a înlocui moleculele după ce părăsesc motorul unei mașini și înainte de a fi pompate în aer, am putea rezolva problema poluării—sau o parte din ea, oricum. Asta e treaba pe care o face un convertor catalitic.
foto: un nou convertor catalitic experimental este testat sub o mașină., Pentru imagine, multumim Southwest Research Institute andUS Department of Energy / National Renewable Energy Laboratory (DoE/NREL).aceste gadget-uri sunt mult mai simple decât sună. Un catalizateste pur și simplu o substanță chimică care face ca o reacție chimică să meargă mai repede fără ea însășischimbarea procesului. Este un pic ca un antrenor de atletism care stă în picioarede partea laterală a pistei și strigă la alergători să meargă mai repede. Autocarul nu aleargă nicăieri; doar stă acolo, își învârte brațele și îi face pe alergători să se grăbească. Într-un convertor catalitic, sarcina catalizatorului este de a accelera eliminarea poluării.,Catalizatorul este fabricat din platină sau un metal similar, de platină, cum ar fi paladiu sau rodiu.un convertor catalitic este o cutie metalică mare, înșurubată în partea inferioară a mașinii dvs., care are două țevi care ies din ea. Una dintre ele („intrarea” convertorului) este conectată la motor și aduce vapori fierbinți și poluați din cilindrii motorului (unde combustibilul arde și produce energie). A doua conductă („ieșirea” convertorului) este conectată la conducta de evacuare (evacuare)., Pe măsură ce gazele din vaporii motorului suflă peste catalizator, reacțiile chimice au loc pe suprafața sa, rupând gazele poluante și transformându-le în alte gaze care sunt suficient de sigure pentru a sufla inofensiv în aer.un lucru foarte important de remarcat despre convertoarele catalitice este că vă cerutilizați combustibil fără plumb, deoarece plumbul din combustibilul convențional „otrăvește” catalizatorul și îl împiedică să preia poluanții în gazele de eșapament.
ce se întâmplă în interiorul convertorului?,foto: inginerii încearcă în mod constant să îmbunătățească performanțacatalitice, de exemplu, prin dezvoltarea de catalizatori care funcționează mai eficient latemperaturi mai scăzute. Acesta este un exemplu de catalizator de oxidare la temperaturi scăzute, realizat din oxid de staniu și platină. Fotografie de CPL Bryant V prin amabilitatea NASA Langley Research Center (NASA-LaRC).în interiorul convertorului, gazele curg printr-un fagure densstructură realizată dintr-o ceramică și acoperităcu catalizatorii., Structura fagure înseamnă gazele atinge abigger zona de catalizator dintr-o dată, astfel încât acestea sunt convertite mai rapid șieficient.de obicei, există doi catalizatori diferiți în convertorul acatalitic:
- unul dintre ei abordează poluarea cu oxid de azot utilizândun proces chimic numit reducere (eliminarea oxigenului). Aceasta descompune oxizii de azot în azot șigaze de oxigen (care sunt inofensive, deoarece există deja în aerîn jurul nostru).
- celălalt catalizator funcționează printr-un proces chimic opus numit oxidare (adăugareaoxigen) și transformă monoxidul de carbon în dioxid de carbon., O altă reacție de oxidare transformă hidrocarburile nearse în evacuare în dioxid de carbon și apă.de fapt, trei reacții chimice diferite se întâmplă în același timp. De aceea vorbim despre convertoare catalitice cu trei căi. (Unele convertoare mai puțin eficiente efectueazădoar a doua două reacții (oxidare), astfel încât acestea sunt numite convertoare catalitice bidirecționale.)Dupa catalizator și-a făcut treaba, ce iese din evacuare ismostly azot, oxigen, dioxid de carbon și apă (în formă toată casa).
cât de eficiente sunt convertoarele catalitice?,
Grafic: eficacitatea convertoarelor catalitice. Pisicile fac o mare diferență în ceea ce privește emisiile, convertoarele cu trei căi oferind un beneficiu suplimentar semnificativ față de convertoarele cu două sensuri. Cifrele arată poluanții în grame pe kilometru la 80.000 de kilometri. Grafic trase de explica faptul că Stuff.com utilizarea datelor pentru vehiculele alimentate cu benzină ușoară din US EPA (1990), citat în tabelul 3.2 (pagina 75) al poluării aerului de la autovehicule: standarde și tehnologii pentru Controlul emisiilor, Faiz et al, Banca Mondială, 1996.,convertoarele catalitice sunt concepute în principal pentru a reduce poluarea aerului imediat, local – aerul murdar în care conduceți—iar această diagramă pare să sugereze Cu siguranță că sunt eficiente. Chiar și așa, oamenii se întreabă uneori dacă sunt într-adevăr la fel de verzi pe cât par. Este important să rețineți că acestea reduc emisiile, mai degrabă decât să le elimine complet.o problemă este că funcționează cu adevărat doar la temperaturi ridicate (peste 300°C/600°F sau cam așa ceva), când motorul a avut șansa să se încălzească., Tipurile timpurii de convertoare catalitice au durat de obicei aproximativ 10-15 minute pentru a se încălzi, astfel încât au fost complet ineficiente pentru primii kilometri/mile dintr-o călătorie (sau orice parte a unei călătorii foarte scurte).Convertoarele moderne se încălzesc în doar 2-3 minute; chiar și așa, în acest timp pot apărea emisii semnificative.
Grafic: convertizoarele catalitice devin eficiente numai la temperaturi ridicate de funcționare. Această diagramă arată eficiența unui dispozitiv tipic la conversia monoxidului de carbon la o gamă de temperaturi diferite., Oxizii de azot sunt convertiți cu o eficiență ușor mai mare, iar hidrocarburile cu o eficiență puțin mai mică. La temperaturi ridicate, monoxidul de carbon este convertit cu cea mai mică eficiență a celor trei.o altă problemă este dacă acestea cresc emisiile de gaze cu efect de seră. Ne gândim la dioxidul de carbon ca la un gaz sigur, pentru că nu este toxic în concentrațiile zilnice. Cu toate acestea, nu este complet inofensiv, pentru că acum știm că este cauza majoră a încălzirii globale și a schimbărilor climatice., Unii oameni cred că convertoarele catalitice înrăutățesc schimbările climatice, deoarece transformă monoxidul de carbon în dioxid de carbon. De fapt, monoxidul de carbon pe care îl produce mașina dvs. s-ar transforma în cele din urmă în dioxid de carbon în atmosferă, astfel încât un convertor catalitic nu face nicio diferență în acest punct: reduce pur și simplu monoxidul de carbon pe care o mașină îl pompează în stradă în timp ce conduce, îmbunătățind calitatea aerului local.dar când vine vorba de schimbările climatice, inginerii auto și ecologiștii au subliniat de mult o altă problemă serioasă., Deși majoritatea oxizilor de azot sunt transformați în azot și oxigen, pisicile produc, de asemenea, cantități mici de protoxid de azot (N2O), un gaz cu efect de seră de peste 300 de ori mai puternic decât dioxidul de carbon. Problema este că, cu atât de multe vehicule pe drum, chiar și cantități mici de oxid de azot adăuga până la o problemă majoră. În 2000, Grupul interguvernamental privind schimbările climatice a remarcat: „introducerea convertoarelor catalitice ca măsură de control al poluării în majoritatea țărilor industrializate are ca rezultat o creștere substanțială a emisiilor de N2O de la vehiculele pe benzină.,”Din fericire, convertoarele catalitice mai noi produc în mod dramatic mai puțin oxid de azot decât cele mai vechi.Chiar și așa, în timp ce convertizoarele catalitice ne-au ajutat cu siguranță să combatem poluarea aerului pe termen scurt, există îndoieli că, atunci când vine vorba de schimbările climatice pe termen lung, acestea ar putea înrăutăți lucrurile.
cât de eficiente sunt convertoarele catalitice?,
Grafic: eficacitatea convertoarelor catalitice. Pisicile fac o mare diferență în ceea ce privește emisiile, convertoarele cu trei căi oferind un beneficiu suplimentar semnificativ față de convertoarele cu două sensuri. Cifrele arată poluanții în grame pe kilometru la 80.000 de kilometri. Grafic trase de explica faptul că Stuff.com utilizarea datelor pentru vehiculele alimentate cu benzină ușoară din US EPA (1990), citat în tabelul 3.2 (pagina 75) al poluării aerului de la autovehicule: standarde și tehnologii pentru Controlul emisiilor, Faiz et al, Banca Mondială, 1996.,convertoarele catalitice sunt concepute în principal pentru a reduce poluarea aerului imediat, local – aerul murdar în care conduceți—iar această diagramă pare să sugereze Cu siguranță că sunt eficiente. Chiar și așa, oamenii se întreabă uneori dacă sunt într-adevăr la fel de verzi pe cât par. Este important să rețineți că acestea reduc emisiile, mai degrabă decât să le elimine complet.o problemă este că funcționează cu adevărat doar la temperaturi ridicate (peste 300°C/600°F sau cam așa ceva), când motorul a avut șansa să se încălzească., Tipurile timpurii de convertoare catalitice au durat de obicei aproximativ 10-15 minute pentru a se încălzi, astfel încât au fost complet ineficiente pentru primii kilometri/mile dintr-o călătorie (sau orice parte a unei călătorii foarte scurte).Convertoarele moderne se încălzesc în doar 2-3 minute; chiar și așa, în acest timp pot apărea emisii semnificative.
Grafic: convertizoarele catalitice devin eficiente numai la temperaturi ridicate de funcționare. Această diagramă arată eficiența unui dispozitiv tipic la conversia monoxidului de carbon la o gamă de temperaturi diferite., Oxizii de azot sunt convertiți cu o eficiență ușor mai mare, iar hidrocarburile cu o eficiență puțin mai mică. La temperaturi ridicate, monoxidul de carbon este convertit cu cea mai mică eficiență a celor trei.o altă problemă este dacă acestea cresc emisiile de gaze cu efect de seră. Ne gândim la dioxidul de carbon ca la un gaz sigur, pentru că nu este toxic în concentrațiile zilnice. Cu toate acestea, nu este complet inofensiv, pentru că acum știm că este cauza majoră a încălzirii globale și a schimbărilor climatice., Unii oameni cred că convertoarele catalitice înrăutățesc schimbările climatice, deoarece transformă monoxidul de carbon în dioxid de carbon. De fapt, monoxidul de carbon pe care îl produce mașina dvs. s-ar transforma în cele din urmă în dioxid de carbon în atmosferă, astfel încât un convertor catalitic nu face nicio diferență în acest punct: reduce pur și simplu monoxidul de carbon pe care o mașină îl pompează în stradă în timp ce conduce, îmbunătățind calitatea aerului local.dar când vine vorba de schimbările climatice, inginerii auto și ecologiștii au subliniat de mult o altă problemă serioasă., Deși majoritatea oxizilor de azot sunt transformați în azot și oxigen, pisicile produc, de asemenea, cantități mici de protoxid de azot (N2O), un gaz cu efect de seră de peste 300 de ori mai puternic decât dioxidul de carbon. Problema este că, cu atât de multe vehicule pe drum, chiar și cantități mici de oxid de azot adăuga până la o problemă majoră. În 2000, Grupul interguvernamental privind schimbările climatice a remarcat: „introducerea convertoarelor catalitice ca măsură de control al poluării în majoritatea țărilor industrializate are ca rezultat o creștere substanțială a emisiilor de N2O de la vehiculele pe benzină.,”Din fericire, convertoarele catalitice mai noi produc în mod dramatic mai puțin oxid de azot decât cele mai vechi.Chiar și așa, în timp ce convertizoarele catalitice ne-au ajutat cu siguranță să combatem poluarea aerului pe termen scurt, există îndoieli că, atunci când vine vorba de schimbările climatice pe termen lung, acestea ar putea înrăutăți lucrurile.