مبدل کاتالیست

کاتالیست ۱۹۹۶ Dodge Ram Van

مبدل هسته ای سرامیکی

کاتالیست تا ۹۰٪ گازهای سمی را بی‌اثر می‌کند به‌گونه‌ای که هیدروکربن‌های نسوخته که از موتور خارج می‌شوند را به آب و دی اکسید کربن تبدیل می‌کند. علاوه بر این اکسید ازت را به گاز ازت تبدیل می‌کند بنابراین کاتالیست در کاهش آلودگی هوا بسیار مؤثر است. طول عمر مفید کاتالیست ۵۰۰۰۰ تا ۶۰۰۰۰ کیلومتر است. مبدل‌های کاتالیست که هم‌اکنون بر روی خودروهای تولیدی در ایران نصب می‌شود تا میزان آلایندگی آن‌ها را کاهش دهد پس از ۸۰۰۰۰ کیلومتر پر شده و عملاً کارایی خود را از دست می‌دهد و میزان آلایندگی خودرو تا پنج برابر افزایش می‌یابد. متوسط عمر کاتالیست چیزی حدود ۴ سال است و پس از مدت زمان یاد شده باید قطعه مورد نظر تعویض شود.

عناصر تشکیل دهنده

عناصر اصلی که نقش کاتالیستی را انجام می‌دهند بسته به نوع فرآیندی که انجام می‌گیرد یا استانداردهای آلایندگی مورد استفاده عبارتند از: فلزهای گران‌بها، مانند پلاتین، پالادیم و رودیم و نیز فلزات غیر گران‌بها مانند آهن، منگنز، نیکل و مس. همچنین عنصر سریم در کاتالیست‌های سه‌گانه به عنوان بافر و ذخیره‌کننده و آزادکننده اکسیژن به کار می‌رود تا مخلوط گاز را همواره در حد نقطه استوکیومتری نگه دارد، زیرا در حول این نقطه کاتالیست‌های سه‌گانه بالاترین کارایی را نشان می‌دهند.

غیرفعال شدن کاتالیزور

کاتالیزورها دارای عمر مفید و معین هستند و با گذشت زمان از فعالیت و تأثیر آن در واکنش کاسته می‌شود یعنی نقاط فعالی روی کاتالیزور وجود دارد که این نقاط به مرور زمان مسموم می‌شوند. مسمومیت می‌تواند: - ایجاد لایه ضخیم از ماده واکنش دهنده بر روی کاتالیزور دهد. - باعث تغییر آرایش بلوری کاتالیزور شود. - باعث جذب ناخالصی‌ها در نقاط فعال شود.

انواع

۱) دوگانه

این نوع از کاتالیزورها به‌طور عمده‌ای در موتورهای دیزلی برای کاهش آلاینده‌های مونوکسیدکربن و هیدروکربن‌های نسوخته به کار می روند. به علت عدم توانایی این‌گونه از کاتالیست‌ها در کاهش آلاینده‌های اکسید نیتروژن، امروزه در موتورهای بنزینی از این نوع کاتالیست‌ها استفاده نشده و به جای آن‌ها از کاتالیست‌های سه‌گانه بهره برده می‌شود. کاتالیزور دوگانه دو عمل را به‌طور هم‌زمان انجام می‌دهد:

آ) اکسیداسیون مونوکسید کربن به دی‌اکسید کربن: CO + 0.5O2 → CO2

ب) اکسیداسیون هیدروکربن‌های نسوخته و تبدیل آن‌ها به دی‌اکسید کربن و آب: CxH2x+2 + [(3x+1)/2] O2 → xCO2 + (x+1) H2O

۲) سه گانه

مبدل کاتالیستی سه‌گانه سه وظیفه زیر را انجام می‌دهد:

آ) کاهش اکسیدهای نیتروژن به اکسیژن و نیتروژن: 2NOx → xO2 + N2

ب) اکسیداسیون مونوکسیدکربن به دی‌اکسید کربن: CO + 0.5O2 → CO2

پ) اکسیداسیون هیدروکربن‌های نسوخته و تبدیل آن‌ها به دی‌اکسید کربن و آب: CxH2x+2 + [(3x+1)/2] O2 → xCO2 + (x+1) H2O

نکته بسیار مهم در رابطه با این نوع از کاتالیست‌ها این است که زمانی این کاتالیست‌ها بالاترین راندمان را دارند که گازهای خروجی از موتور و ورودی به کاتالیست به مقدار کمی بالاتر از نقطه استوکیومتری باشند. این بدان معناست که نسبت وزنی هوا به سوخت در مخلوط ورودی به کاتالیست در موتورهای بنزینی در حدود ۱۴/۶ تا ۱۴/۸ باشد.

در ایران

در ایران، بود یا نبود کنیستر و کاتالیست‌ها در معاینه فنی خودروها سنجیده نمی‌شود و اگر در آن زمان هم مورد بررسی قرار بگیرد، نمی‌توان این قطعات را روی آن نصب کرد. شرکت‌های خودروسازی در ایران از سال ۱۳۸۲ نصب کاتالیست را در خودروهای داخلی آغاز کردند و قبل از این تاریخ خودروها فاقد استاندارد بوده‌اند و به همین دلیل آلایندگی این خودروها بیش از ۳۰ برابر سایر خودروها است و براین اساس خروج خودروهای مدل ۱۳۸۲ به پایین در سازمان حفاظت از محیط زیست ارائه شده‌است. احتمال می‌رود در تعدادی از خودروهای تولیدی سه ماهه آخر سال ۱۳۸۶ نیز قطعه کاتالیست نصب نشده باشد.

به موجب طرح جامع کاهش آلودگی هوا «آزمون صحت کاتالیست کانورتور و کربن کنیستر در معاینات فنی خودروها به منظور صدور برگه و برچسب معاینه فنی از ابتدای سال ۹۱ اجباری است».

جستارهای وابسته

• کنیستر
• استاندارد آلایندگی اروپا
• آلودگی هوا