КАТАЛИЗАТОРИ - видове и принцип на действие

[rdk]

Видове - оксидационни, три посочни и три посочни +.

Принцип на действие - вътрешната конструкция на катализатора представлява пчелна пита от финна решетка покрита с Платина, Паладий и Родий (Platinum PT, Palladium PD, Rhodium RH). И трите са считани за ценни метали.

Оксидационните катализатори съдържат платина и паладий.

Три посочните и три посочни + имат и родий!

Изгорелите газове, богати на въглероден-моноксид, водород-въглерод и азотни оксиди преминават през керамичната пчелна пита в катализаторите като правят контак с ценните метали по покритието. Химичната реакция, която се образува позволява на връзките между молекулите да отслабнат и веществата се разбиват на по-малко отровни отпадъци.

Оксидационните катализатори превръщат НС и СО във Н2О и СО2 и ги изхвърлят през ауспуха. Поради огромното количество топлина освободено при химичната реакция, газовете след катализатора са по-горещи от газовете идващи от двигателя.

Три посочните катализатори работят на същия принци, но с добавен родий.

Три посочните + катализатори имат обикновено допълнително засмукване на въздух.

Родиума помага за разпада на азотни оксиди, но процеса най-добре се извършва при наличието на кислород. Оксидите се разпадат на N2 и кислород О2.

Независимо от какво са направени, катализаторите не са вечни и след определен брой километри "умират".

Когато прекалено богата смес навлезе във катализатора, температурата му се покачва много бързо и може да стигне точка на топене на пчелната пита вътре. Това се обозначава като термален отказ. Този отказ води до отказ на ценните метали да си вършат работата и в по-екстремни случаи може да запуши проходите!

Термален шок се получава в следствие на студено сурово гориво преминаващо през прегрят катализатор или когато тялото е повлиано от резки температурни амплитуди (локви, сняг и тн.) Това води до цепнатини, пукнатини или тотално разрушаване на корпуса от вибрации по изпускателната система.

Силикон протекъл от охладителната система или лубриканти също води до отказ на катализатора.

Катализатора също може да претърпи физически повреди от удари по шасито.

[vladi_di]

И нещо по-старичко, което се затри:

Що е то катализатор, как действа, и какви болести го налягат.

Катализаторите /хим./ са вещества, които променят скоростта на химическите реакции, без да се променят качествено или количествено. Обикновено катализатор се нарича веществото, което ускорява протичането на реакцията, а това което я забавя- инхибитор. Скоростта на каталитичния процес е правопропорционална на повърхността на катализатора. Още едно понятие, което ще ни е полезно, е хетерогенно-каталитичен процес. Това се явява каталитичен процес, при които веществата, участващи в химическата реакция, и катализаторът не са в едно и също агрегатно състояние.

Тук ще поговорим за катализатора като добило популярност наименование на една част от изпускателната система на автомобила. Той се появява в следствие на повишените изисквания към емисиите на изгорелите газове, отделяни от двигателите с вътрешно горене, и по-точно, на емисиите въглероден окис /СО/ , азотни окиси /NOx/, и въглеводороди /СН/ . Целта е тези особено отровни вещества да се преобразуват в по-малко вредни такива, чрез химични реакции. Това е и задачата на автомобилния катализатор- използвайки гореспоменатия хетерогенно- каталитичен процес, да превърне вредния СО в СО2, азотните окиси в свободен азот, и въглеводородите в СО2 и вода.

За да разберем как на практика се получава това, ще изясним устройството на автомобилния катализатор. На външен вид това е цилиндрично гърне, изработено от висококачествена стоманена ламарина. Под нея се намира слой от шумозаглушаващ и изолационен материал, най-често термоустойчива вата. Вътрешността на това гърне е заета от микропореста, керамична решетка, изградена от огромен брой кутийки с дебелина на стените около0.2 мм.Това прави вътрешната повърхност с огромна площ, което както казахме, ускорява каталитичните реакции. По повърността на тази решетка е нанесен слой катализатор, дебел няколко/20-60/ микрона. Има системи, при които катализаторът е под формата на фина мрежа, или множество нишки. Като катализатор в автомобилната промишленост се използват наколко благородни метала. На първо място това е платината. Тя е поредник за доброто окисляване на въглеродния окис и въглеводородите.Освен това е и устоичива на серните съединения, които се намират в изходящите газове. Други два ”агента” във войната с вредните газове са паладият и родият. Тези елементи обикновено се използват в комбинация с платината, като родият е особено полезен за разпадането на азотните окиси. За да започат обаче каталитичните реакции, е нужно достигането на определена температура в решетката. Тя е в границите на мимимум 250-300 гр.С. По тази причина автомобилният катализатор не е ефективен по време на стартирането на двигателя и последващите минути. За тази цел от скоро в някои системи се вграждат допълнително мощни нагреватели, или вещества адсорбиращи въглеводородите, които ги освобождават след достигане на работна температура. Друго условие за добрата работа на катализатора е подходящият състав на изходящите газове. Той се постига чрез оптимизация на смесообразуването, тоест приближаването на гориво-въздушната смес до т.н. ”стехиометрична”. Това е съотношението:1 тегловна част бензин/14.7 тегловни части въздух, което е нужно за пълното изгаряне на горивото. Този параметър се следи и коригира благодарение на данните, подавани от датчика за свободен кислород, наречен ”ламбда-сонда”. Как работи той, е въпрос на друга писаница.

Много важен е въпросът, какво поврежда катализатора, и го прави негоден да изпълнява задълженията си?

На първо място бих поставил използването на етилиран /оловен/ бензин. Оловото се наслагва върху катализаторния слой, запушва кутийките, и намалява пропускливостта на системата.

Друга причина за повреда се явява прегарянето на керамичната основа и затлачването и с получените частици. Това може да е причинено от няколко фактора. Първо- неизправна ламбда-сонда. Прекаленото обогатяване на горивната смес води до попадане на неизгорало гориво в изпускателната система. То се възпламенява там, довеждайки до прекомерно повишаване на температурата, и прегаряне на решетката. Подобен е случаят, когато в следствие на неколкократно неуспешно палене, или бутане се натрупва гориво, което изгаря неконтролирано и отново повишава температурата в катализаторното гърне.

Трета причина е механична повреда на решетката, в следствие на удари, продължителен и силен резонанс, и др. Керамичната решетка е крехка, и разчупването и води до по-нататъшно раздробяване и запушване.

Четвърти причинител може да бъде наличието на голямо количество масло в изгорелите газове. То може да идва от гумичките на клапаните, или маслообиращите сегменти например. Под влиянието на високата температура, маслото коксува в кутийките, и пак запушване.

Нещо подобно на маслото предизвиква и антифризът. Етиленгликолът при висока температура може да полимеризира, и отново имаме затапване.

За отстраняване на някои от тези дефекти, напоследък се правят катализатори, при които керамичната решетка е заменена от стоманена такава, с дебелина на стените –0.05 мм. Тя е доста по-устойчива на прегряване, и това води до повишена дълготрайност.