Катализатор

Каталитический нейтрализатор История и развитие каталитических нейтрализаторов Каталитические нейтрализаторы преобразуют токсичные газы в менее токсичные.   Первые прототипы разработаны во Франции […]

Каталитический нейтрализатор

  • История и развитие каталитических нейтрализаторов

    • Каталитические нейтрализаторы преобразуют токсичные газы в менее токсичные.  
    • Первые прототипы разработаны во Франции в конце 19 века.  
    • Эжен Гудри запатентовал каталитический нейтрализатор в 1930 году.  
    • В 1973 году создан первый серийный каталитический нейтрализатор.  
  • Применение и регулирование

    • Каталитические нейтрализаторы используются в автомобилях, электрогенераторах, вилочных погрузчиках и других транспортных средствах.  
    • В США с 1975 года большинство автомобилей с бензиновым двигателем оснащены каталитическими нейтрализаторами.  
    • В Европе с 2000 года введены стандарты выбросов Евро-3, требующие установки трехходовых каталитических нейтрализаторов.  
  • Конструкция и материалы

    • Каталитический нейтрализатор состоит из носителя, моющего покрытия и катализатора.  
    • Носитель обычно керамический монолит с ячеистой структурой.  
    • Моющее покрытие используется для диспергирования каталитических материалов.  
    • Катализатор чаще всего представляет собой смесь драгоценных металлов, таких как платина, палладий и родий.  
  • Типы каталитических нейтрализаторов

    • Двусторонний каталитический нейтрализатор окисляет CO и углеводороды.  
    • Трехходовой каталитический нейтрализатор также снижает выбросы NOx.  
    • Трехходовые нейтрализаторы используются с 1981 года в США и Канаде.  
  • Восстановление оксидов азота до азота

    • C + 2NO2 → CO2 + 2NO  
    • CO + NO → CO2 + N2  
    • 2CO + NO2 → 2CO2 + N2  
    • H2 + NO → H2O + N2  
  • Окисление углерода, углеводородов и монооксида углерода

    • C + O2 → CO2  
    • CO + 1/2O2 → CO2  
    • aCxHy + bO2 → cCO2 + dH2O  
  • Эффективность каталитических нейтрализаторов

    • Эффективны при работе двигателя немного выше стехиометрической нормы  
    • Соотношение воздух-топливо для бензина: 14,6-14,8 частей воздуха на 1 часть топлива  
    • Для автогаза, природного газа и этанола соотношение может различаться  
  • Регулируемые трехходовые каталитические нейтрализаторы

    • Оснащены компьютеризированной системой впрыска топлива с обратной связью  
    • Используют кислородные датчики для контроля соотношения воздух-топливо  
    • Эффективны при узком диапазоне соотношений воздух-топливо  
  • Управление по замкнутому циклу

    • Используется для поддержания эффективности катализатора  
    • Система управления регулирует соотношение воздух-топливо вокруг стехиометрической точки  
    • Эффективность повышается при небольшом колебании вокруг стехиометрической точки  
  • Проблемы при высокой нагрузке

    • При высокой нагрузке образуется большое количество несгоревшего углерода  
    • Система управления должна предотвращать быстрое попадание кислорода на катализатор  
  • Нежелательные реакции

    • Образование сероводорода и аммиака отравляет катализаторы  
    • Топливо без серы или с низким содержанием серы устраняет проблемы  
  • Дизельные двигатели

    • Используются катализаторы окисления дизельного топлива (DOC)  
    • DOC преобразуют твердые частицы, углеводороды и монооксид углерода в CO2 и H2O  
    • Для снижения выбросов NOx используются системы SCR и адсорберы NOx  
  • Двигатели с искровым зажиганием

    • Используются катализаторы окисления, как в дизельных двигателях  
    • Выбросы похожи на выбросы дизельных двигателей  
  • Установка каталитических нейтрализаторов

    • Расположены рядом с выпускным коллектором  
    • Быстро нагреваются для снижения выбросов при прогреве двигателя  
    • Системы впрыска воздуха увеличивают количество кислорода для реакций окисления  
  • Конструкция и функции каталитических нейтрализаторов

    • Каталитические нейтрализаторы снижают выбросы вредных веществ из выхлопных газов.  
    • Они состоят из нескольких слоев, каждый из которых выполняет свою функцию.  
    • Современные автомобили оснащены электронными системами впрыска топлива, что позволяет точно контролировать воздушно-топливную смесь.  
  • Отравление катализаторов

    • Отравление происходит из-за воздействия загрязняющих веществ, таких как свинец, сера, марганец и фосфор.  
    • Свинец является наиболее заметным загрязнителем, поэтому автомобили с каталитическими нейтрализаторами должны использовать неэтилированное топливо.  
    • Фосфор больше не используется в бензине, но может присутствовать в моторных маслах.  
  • Влияние на выбросы и окружающую среду

    • Каталитические нейтрализаторы снижают выбросы, но увеличивают расход топлива.  
    • Производство каталитических нейтрализаторов требует использования драгоценных металлов, что может негативно влиять на окружающую среду.  
    • Сильный нагрев преобразователей может привести к лесным пожарам.  
  • Кража каталитических нейтрализаторов

    • Каталитические нейтрализаторы часто крадут из-за их внешнего расположения и использования драгоценных металлов.  
    • Кража особенно распространена среди пикапов и внедорожников.  
    • В 2023 году в США введено законодательство по борьбе с кражей каталитических нейтрализаторов.  
  • Рост краж каталитических нейтрализаторов

    • С конца 2010-х по начало 2020-х годов число краж каталитических нейтрализаторов в США возросло более чем в десять раз.  
    • Средняя ценовая эластичность составляет 1,98, что означает 20-процентное увеличение числа краж при 10-процентном повышении цен на металл.  
    • В 2022 году количество краж достигло 153 000 случаев.  
  • Кражи в Великобритании

    • С 2019 по 2020 год воры охотились на гибридные автомобили старых моделей, содержащие больше драгоценных металлов.  
    • В 2021 году в Демократической Республике Конго наметилась тенденция к краже каталитических нейтрализаторов для незаконного производства наркотиков.  
  • Диагностика каталитических нейтрализаторов

    • В различных юрисдикциях требуется бортовая диагностика для контроля состояния системы контроля выбросов.  
    • Датчики температуры используются для предупреждения о превышении температуры каталитического нейтрализатора.  
    • Кислородные датчики контролируют уровень O2 для определения эффективности процесса сжигания.  
    • Датчики NOx используются в системах SCR для контроля NOx.  
  • Рекомендации и дальнейшее чтение

    • Приведены ссылки на патенты и исследования, связанные с каталитическими нейтрализаторами.  

Полный текст статьи:

Катализатор

Оставьте комментарий

Прокрутить вверх