Испытательный центр горюче-смазочных материалов
Аттестат Аккредитации № POCC RU.0001.22НР46 от 29.08.2012 г.
звонок бесплатный 8 800 100 73 99

Автомобильные катализаторы

Из чего состоят каталитические нейтрализаторы выхлопных газов ДВС

Ко всем новостям

Широкое распространение автомобилей дало человеку немыслимую всего лишь несколько веков назад мобильность. Однако при наблюдаемом сегодня росте численности автомобилей становится очевидным тот факт, что массовое пользование автомобилями с двигателем внутреннего сгорания не лишено недостатков, к важнейшим из которых относится загрязнение воздуха.

В 1970-х годах в США и Японии, а затем и в Европе и большинстве других стран мира были приняты законодательных нормативы, ограничивающие выбросы основных загрязнителей воздуха: окиси углерода, углеводородов, оксидов азота и твердых частиц. В результате их принятия наблюдается существенное улучшение качества воздуха. Например, в Калифорнии число дней с предупреждением о смоге снизилось со 121 в 1977г., когда еще не было каталитических нейтрализаторов, до всего лишь одного дня в 1997г., хотя численность автомобилей за это время удвоилась.

Несмотря на то, что совершенствование двигателей может дать многое снижение выбросов опасных соединений, само по себе оно не способно снизить их до уровней, требуемых действующим и проектируемым законодательством. Поэтому неизбежно приходится очищать отработавшие газы, выходящие из двигателя. Для этих целей используют катализаторы доочистки, на поверхности которых происходит ускорение реакций превращения не до реагировавших веществ.

Катализ отработавших газов — гетерогенный поверхностный процесс, и для получения приемлемой глубины превращения при разумных объемах катализатора необходим такой носитель, чтобы контакт с отработавшими газами происходил на возможно большей площади. Первое время для этой цели применялся катализатор в форме гранул. В последние годы гранулы полностью вытеснены монолитной сотовидной структурой носителя. Монолитные нейтрализаторы состоят из рабочего тела с множеством параллельных каналов, на стенки которых путем осаждения нанесен каталитически активный материал. Наиболее существенными преимуществами сотовидного катализатора перед гранулами являются меньшие потери давления и более простое устройство корпуса.

Монолитные носители изготавливаются из керамики или металла, причем каждый из материалов имеет свои специфические преимущества.

Керамические монолиты изготавливают, как правило, из синтетического кордерита. Этот материал обладает высокой температурой плавления (более 1300 градусов по Цельсию), высокой механической прочностью и, что важнее всего, очень низким коэффициентом теплового расширения, что придает высокую термостойкость.

Главным преимуществом металлических монолитов является возможность изготовления теплоносителей с более тонкими стенками каналов. Это позволяет получать каналы с более высокой плотностью и площадью открытого входного сечения, снижая тем самым потери давления. Низкая теплоемкость тонких металлических стенок и высокая теплопроводность ускоряют прогрев по сравнению с керамическими носителями. Однако в среде отработавших газов металлы подвержены коррозии, а их поведение при тепловом расширении менее совместимо с катализатором.

Керамические и металлические монолитные матрицы имеют площадь контактной поверхности порядка 2-4 метров кубических на литр объема. Для удовлетворительного каталитического превращения компонентов отработавших газов этого недостаточно. По этой причине стенки каналов монолитных подложек покрывают тонким слоем неорганических оксидов, которые увеличивают контактную поверхность в 10000 раз. Основные компоненты покрытия — неорганические и смешанные оксиды, а так же каталитически активные металлы, главным образом платиновой группы — платина, палладий, родий, для которых оксиды служат матрицей.

Неорганические оксиды выполняют несколько функций, жизненно важных для каталитического катализатора:

1. Сохраняют большую площадь поверхности в тяжелых условиях работы при температуре выше 1000 градусов по Цельсию

2. Предотвращают спекание каталитически активных частиц благородного металла при высоких температурах.

3. Благоприятное электронное взаимодействие между частицами оксидов и благородными металлами улучшает каталитическую функцию последних.

Наибольшее распространение по типу оксида получил оксид алюминия, который модифицируют соединениями редкоземельных и щелочно-земельных элементов. Кроме оксида алюминия, распространены покрытия из оксидов церия и циркония.

Оксидное покрытие обычно изготавливают нанесением водной суспензии на монолитную матрицу путем погружения или напылением. Затем продуванием удаляют излишки суспензии, высушивают матрицу и обжигают ее. Ввиду высокой стоимости составляющих, в особенности благородных металлов, процесс изготовления и расхода материалов жестко контролирую.

Каталитическая очистка отработавших газов -прочно установившаяся технология, позволяющая существенно снижать загрязнение воздуха. В настоящее время выбросы загрязнителей автомобилями сократились более чем на 90% по сравнению с уровнем выбросов до появления этой технологии.

Будущие технологии ограничения выбросов будут значительно более сложными. Одна из причин их усложнения — потребность в восстанавливаемых нейтрализаторах не требующих замены, сочетающих чередующие фазы аккумуляции и регенерации.

Нам доверяют:

×

Укажите ваши контактные данные

Наш менеджер свяжется с вами в ближайшее время
×