Из чего состоит катализатор автомобиля: Из чего изготовлен автомобильный катализатор?

Содержание

Катализатор в автомобиле: что это? из чего состоит? в чем заключается работа?

Автопроизводители создают всё более усовершенствованные автомобили, чтобы соответствовать законам, следящим за экологической ситуацией окружающей среды. Основной прорыв был сделан в 1975 году при создании элементарного устройства — катализатора. Его задача обезвредить вещества до выхода в воздух.

 

Какие выбросы производит автомобиль?

Бортовой компьютер контролирует объём сгораемого топлива, с целью сохранения пропорций воздух:топливо предельно близкими к стехиометрической точке. В теории, это соотношение дает возможность топливу сгореть полностью без избытка окислителя. В двигателях внутреннего сгорания она равна 14,7:1 — на долю горючего требуется 14,7 долей кислорода. Но на практике, топливная смесь далеко не идеальна.

Что такое катализатор в автомобиле?

Катализатор (каталитический нейтрализатор) – часть выхлопной системы, уменьшающий вредные вещества (окись углерода, углеводороды, оксиды азота) в выхлопах.
Автомобильным катализатором называют всю приемную трубу — деталь, сложную и затратную в изготовлении. Состоит из выпускного коллектора, сложных фланцевых соединений, гофры и конечно бочка каталитического преобразователя.

Из чего состоит автомобильный катализатор?

В корпусе располагается керамическая или металлическая конструкция с удлиненными сотами. На сотовую конструкцию наносится тонкий слой сплавов (катализаторов). Она увеличивает площадь контакта проходящих газов с поверхностью каталитического слоя и снижает потребность в веществах, так как используемые элементы дорогие. После бочка катализатора располагается датчик (лямбда-зонд), показывающий загрязненность газов после очистки.

%rtb-4%

В чем заключается работа катализатора?

Термин «катализатор» пришёл из химии. Означает вещество, ускоряющее реакцию, не являющееся продуктом реакции. Бывает двух типов: катализатор восстановления, катализатор окисления.
В современных автомобилях используется трёхкомпонентный каталитический преобразователь, уменьшающий количество выбросов 3‐х самых вредных веществ, озвученных ранее.

Первая стадия очистки — катализатор восстановления, снижает количество оксидов азота.
Вторая стадия — катализатор окисления, снижает уровень несгоревших вредных веществ.
Третью стадию выполняет компьютер, контролирующий поток выхлопов и использующая данные для эффективного управления впрыском топлива. Кислородный датчик, установленный ближе к двигателю, передает бортовому компьютеру объем кислорода в выхлопе. Который регулирует пропорцию воздуха к топливу, попадающего в двигатель. Такая модель позволяет удостовериться, что работа двигателя максимально эффективна, и в выхлопной системе остаётся достаточно кислорода для окисления не сгоревших веществ.
Каталитический нейтрализатор работает эффективно, но не достиг идеала. Самый большой недостатком: работа только при высокой температуре. В момент прогрева каталитический преобразователь практически бесполезен. Можно переместить бочку катализатора выше к двигателю, но газы будут более горячими, что приведет к перегреву, а это уменьшит срок работы нейтрализатора. Большинство производителей размещают каталитический преобразователь в районе правого переднего колеса — на достаточном расстоянии от двигателя, с возможностью поддержания необходимой безвредной температуры.


Для сокращения выбросов можно использовать предварительный нагрев каталитического нейтрализатора. Самое элементарное — использовать электрические нагреватели сопротивлений. Но большинство автомобилей (12-вольтные) не нагревают катализатор до необходимой температуры за короткое время. Гибридные автомобили (высоковольтные) справляются с этой задачей очень быстро. Дизельный двигатель работает при низкой температуре, вследствие чего катализатор не продуктивен. В связи с этим, ведущие проектировщики эко-автомобилей изобрели систему, использующую мочевину (карбамид). Мочевина реагируя с оксидом азота, выделяет азот и водяной пар, обезвреживая более 90% оксидов из выхлопа.

%rtb-4%

Причины выхода из строя автомобильного катализатора?

Ресурс данной экологической детали велик (100–150 тыс.км). Этого хватит не более чем на 5–7 лет. За это время сотовая конструкция выгорает, и теряет свойство фильтрации выхлопов.
Не маловажная причина – низкокачественное топливо. Некачественный бензин искусственно догоняют до нужного значения октанового числа, добавляя свинцовые добавки. При горении выделяются большие температуры, чем обычном бензине. Катализатор перегревается и оплавляется изнутри, забивая фильтрующие «соты».

Что делать при выходе из строя катализатора?

Менять. Дилеры отказывают в гарантии на эту деталь, объясняя поломку следствием использования некачественного бензина. Оригинальный катализатор стоит очень дорого. В нем содержатся дорогие драгоценные металлы, влияющие на условия растаможивания. Сервисы по ремонту автомобилей предлагают альтернативные варианты катализатору.

  • Универсальный катализатор. Непосредственно бочка катализатора. Устанавливается вместо сломанного катализатора.

 

  • Пламегаситель (предварительный резонатор). Ставится вместо катализатора. Выравнивает поток выхлопов (не фильтруя!), устраняя громкие звуки, возникающие в отсутствии катализатора.

Плюсы и минусы аналогов катализатора.

Универсальный катализатор имеет один недостаток: отсутствие гарантии, потому что эксплуатация зависит от внешних факторов. Долговечность у него 60-80 тыс.км, но не редко ломаются раньше, из-за сбоя в системе зажигания или в работе двигателя.
Пламегаситель не фильтрует выхлопные газы, загрязняя атмосферу. Осложняет прохождение техосмотра.

Для чего нужен лямбда-зонд в автомобиле

Признаки забитого или разрушенного катализатора машины. Методы диагностирования неисправностей катализатора

Из чего состоит катализатор — фото автомобильного катализатора

Выхлопные газы автомобиля всегда были очень токсичными, но на сегодняшний день, благодаря достижениям в автопромышленности, данная ситуация нашла своё решение. Чтобы в атмосферу не попадали столь опасные для экологии и здоровья человека вещества, в современных транспортных средствах устанавливается специально разработанное устройство. Называется такое оборудование каталитический нейтрализатор (КН) и устанавливается он на ТС, которые функционируют на бензине или дизельном топливе.

Особенности и принципы функционирования современного катализатора

Каталитический преобразователь является неотъемлемой частью выхлопной системы современных моделей авто. В основном, устройство устанавливается после приёмной трубы, но есть случаи монтажа катализатора и непосредственно на данной трубе. Такая установка позволяет максимально быстро прогреть КН, ведь эффективно он способен работать только при температурном режиме более 300оС. Приобретая автомобиль с катализатором, расположенным на приёмной трубе, не стоит забывать о негативном влиянии значительных температур на изделие, а как результат и ограниченному сроку службы..

Основное предназначение КН заключается в минимизации количества токсичных выбросов, которые загрязняют экологию. Выполнение возложенных функций система реализовывает посредством восстановления оксидов азота и дожигания угарного газа, а так же недогоревших до конца углеводов.

На самом деле катализатор вызывает (ускоряет) химические реакции, но сам не является их частью. Все необходимые процессы возможны благодаря таким веществам, как:

  • медь;
  • никель;
  • золото;
  • палладий;
  • родий;
  • хром.

В основу принципа функционирования катализатора как раз и заложена способность данных элементов к ускорению химической реакции.

Конструкция КН и причины его преждевременного выхода из строя

Двигатель ТС вырабатывает такие безопасные и безвредные вещества, как азот, воду, углекислый газ в допустимых пределах. Небезопасным является именно сам процесс горения данных веществ, которые в процессе становятся очень токсичными.

Из чего состоит катализатор, учитывая вышесказанное, предположить не так трудно, а именно из трёх каталитических преобразователей, каждый из которых рассчитан на вышеуказанное вещество, количественный показатель которого стоит снизить. Независимо от того, какого типа или вида катализатор будет установлен на вашем ТС, все они будут трёхкомпонентными. Рассмотрев конструкцию катализатора по фото, найти значительные отличия среди и разновидностей очень трудно.

Внешне такой прибор имеет вид металлического корпуса из нержавеющей стали. Внутренность катализатора состоит из сот или в некоторых случаях может иметь вид керамических бусин. Соты могут быть изготовлены из металла или керамики, но при этом в любом случае покрываются специальными веществами (перечислены выше). На практике, чаще всего, используется палладий, родий, платина, а так же золото, которое последнее время стало очень популярным среди производителей по причине своей доступности.

Именно благодаря столь ценному наполнению катализатор способен не только выполнять все возложенные на него функции, но может выгодно быть проданным по истечению отведённого срока службы или по причине преждевременного выхода из строя. Владелец таких устройств может получить приличное вознаграждение, если сможет найти достойную компанию для сотрудничества.

Что касается конструкций КН, то керамическая модификация фильтра распространена больше из-за приемлемой цены, но при этом на прочность рассчитывать не стоит, ведь керамика очень хрупкая. Керамические соты могут рассыпаться даже от незначительного удара.

На сегодняшний день в конструкции каталитического преобразователя применятся 2-а вида катализаторов:

  • восстанавливающий: при его создании используют платину, родий, основная цель при этом заключается в достижении минимальных показателей выбросов оксидов азота;
  • окислительный: с его помощью уменьшается количество несгоревшего топлива и окиси углерода посредством их окисления и воздействия палладия и платины.

«Как понять, что катализатор вышел из строя?» — вопрос, которым задаются практически все автолюбители. Признаки забитого катализатора выхлопных газов не сможет не заметить даже неопытный автолюбитель, ведь в такой ситуации будет слышен определённый звон и дребезжание, которое вызывается рассыпанными и стучащими о корпус сотами катализаторами. Кроме того, при снижении уровня пропускной способности отработанных газов в КН, ухудшается функциональность ТС. Это касается его динамических характеристик, обороты на холостом ходу плавают, авто уже не так «тянет».

К основным причинам преждевременной поломки катализатора, изготовленного из керамики можно отнести:

  • ДТП, наезд на камень, удар;
  • езда по лужам на прогретой машине, ведь в такой ситуации не исключено попадание воды на работающий катализатор;
  • поломка в системе зажигания (отсутствие процесса воспламенения может привести к попаданию топлива в приёмную трубу, далее в катализатор, где может взорваться).

Некачественный и этилированный бензин, достаточно длительное функционирование мотора на холостом ходу, так же как и переобогащенная топливно-воздушная смесь могут негативно отразиться на работе катализатора и преждевременно вывести его из строя. Это касается всех разновидностей КН.

Именно поэтому очень важно следить и за состоянием маслосъёмных колпачков, которые по допускают попадание масла на прибор. Так же стоит минимизировать возможность попадания на нейтрализатор жидкостей для промывки топливной системы.

Выгодно сдать вышедший из строя авто катализатор не составит труда, ведь рынок данных услуг переполнен самыми различными предложениями. только работающие легально, имеющие все необходимые документы и сертификаты компании могут предложить самые выгодные условия сотрудничества и высокую цену за ваш материал.

Из чего состоит катализатор


Состав автомобильных катализаторов — Katalizator1

Каталитические нейтрализаторы – неотъемлемая часть выхлопной системы транспортного средства, необходимая для очистки выхлопов от токсичных компонентов. Фильтрация газов происходит за счет напыления из драгоценных металлов. Благодаря дорогостоящему составу автомобильные катализаторы представляют ценность даже после истечения срока эксплуатации. Поступая во вторичную переработку, они используются в различных отраслях промышленности – от нефтехимии до изготовления ювелирных украшений.

Состав автомобильного катализатора

Внутри стального корпуса устройства расположен металлический или керамический носитель из множества ячеек, покрытых напылением из редкоземельных металлов. Палладий, платина, родий характеризуются высокой стоимостью, поскольку получение этих элементов в природе – трудоемкий процесс, отнимающий у добывающих предприятий массу ресурсов. Драгоценное покрытие обеспечивает фильтрацию выхлопов, окисляя вредные компоненты и преображая:

  • Углеводород – в водяной пар.
  • Азотные оксиды – в азот.
  • Угарный газ – в углекислый.

В результате в воздух выбрасываются вещества, не представляющие угрозы для окружающей среды и здоровья человека.

Обратите внимание, что по мере использование ценное напыление стирается – в среднем, катализаторы подлежат замене после прохождения 100 – 120 тысяч километров. Срок службы изделий зависит от изначального количества драгоценных металлов в составе. Самыми «насыщенными» и качественными считаются запчасти импортного производства, которые изготавливаются в соответствии со строгими экологическими требованиями. В России стандарты экологичности продукции пока не так высоки, поэтому отечественные производители нередко заменяют драгметаллы на более дешевые элементы.

Можно ли извлечь металлы из катализатора в домашних условиях

Самостоятельная добыча драгметаллов из автокатализатора – сложная процедура, требующая практических навыков и знаний. Существует несколько технологий извлечения ценных элементов:

  1. Выщелачивание с помощью окислителей.
  2. Использование «царской водки».
  3. Разогрев металла с последующим фторированием.
  4. Гальванический метод.

Применение этих способов целесообразно лишь в том случае, если вы работаете с крупной партией катализаторов. В противном случае, стоимость продажи металлов не окупят расходы на их получение.  Гораздо проще и удобнее сдать отработанные детали в пункт приема металлоконструкций, где всю работу за вас сделают профессиональные сотрудники – вам останется только дождаться оценки драгметаллов и получить вознаграждение.

Понравилась информация? Поделись с друзьями

Катализатор. Принцип работы, назначение. Удаление или чистка

На протяжении многих лет авто производители создают много усовершенствований в автомобильных двигателях и топливных системах, чтобы идти в ногу со временем и, безусловно, с законами, направленными на улучшение экологической ситуации на фоне выбросов автомобилей. Одно из кардинальных таких усовершенствований произошло в 1975 году с интересным устройством под названием катализатор. По сути работа катализатора заключается в преобразовании вредных веществ в менее вредные выбросы, прежде чем они покинут выхлопную систему автомобиля.

Устройство и принцип работы каталитического нейтрализатора

В составе выхлопных газов автомобиля содержится довольно много токсичных веществ. Для предотвращения их попадания в атмосферу используется специальное устройство, получившее название «каталитический нейтрализатор» (более известный как «катализатор»). Он устанавливается на автомобилях, оснащенных двигателями внутреннего сгорания, работающих как на бензине, так и на дизельном топливе. Зная принцип работы катализатора, вы сможете понять важность его работы и оценить последствия, которые может вызвать его удаление.

Конструкция и функции катализатора

Нейтрализатор является частью системы выхлопа. Он располагается сразу за выпускным коллектором двигателя. Катализатор состоит из:

  • Металлический корпус (монтажный мат), имеющий входной и выходной патрубки.
  • Керамический блок (монолит). Представляет собой пористую структуру с множеством ячеек, которые увеличивают площадь соприкосновения выхлопных газов с рабочей поверхностью.
  • Каталитический слой — специальное напыление на поверхностях ячеек керамического блока, состоящее из платины, палладия и родия. В последних моделях для напыления иногда используется золото — драгоценный металл, который имеет более низкую стоимость.
  • Металлический кожух. Выполняет функции теплоизоляции и защиты катализатора от механических повреждений.

Главная функция каталитического нейтрализатора — это нейтрализация трех основных токсических компонентов отработавших газов, поэтому он получил свое название — трехкомпонентный. Вот эти нейтрализуемые компоненты:

  • Окислы азота NOx – компонент смога, причина кислотных дождей, ядовиты для человека.
  • Угарный газ СО – смертельно опасен для человека при концентрации в воздухе от 0,1%.
  • Углеводороды CH – компонент смога, отдельные соединения канцерогены.

Принцип действия катализатора

На практике трехкомпонентный каталитический нейтрализатор имеет следующий принцип действия:

Выхлопные газы из двигателя попадают внутрь керамических блоков, где проникают в ячейки, полностью заполняя их.

Металлы-катализаторы палладий и платина провоцируют реакцию окисления, в результате которой несгоревшие углеводороды СН преобразуются в водяной пар, а угарный газ СО в углекислый.

Восстановительный металл-катализатор родий преобразует NOx (оксид азота) в обычный безвредный азот. В атмосферу выпускаются очищенные отработавшие газы. 

Если в автомобиле установлен дизельный двигатель, то возле катализатора всегда находится сажевый фильтр. Иногда эти два элемента могут быть совмещены в единую конструкцию. Рабочая температура катализатора играет решающую роль в эффективности процесса нейтрализации токсичных компонентов. Реальное преобразование начинается только после достижения 300°С. Идеальной, с точки зрения эффективности и срока службы, считается температура от 400 до 800°С. В диапазоне температур от 800 до 1000°С наблюдается ускоренное старение нейтрализатора. Длительная работа при температуре свыше 1000°С оказывает губительное воздействие на катализатор. Альтернативой керамике, выдерживающей высокие температуры, является металлическая матрица из гофрированной фольги. Катализаторами в такой конструкции выступают платина и палладий. 

Что ценного в катализаторах

К сожалению, ценного там оказалось много. В роли катализаторов пришлось применить благородные металлы, наиболее подходящие для этой цели.

Дошло до того, что самым дешёвым из них оказалось золото, но чаще приходится использовать платину, палладий и родий. Многим известно, что эти элементы существенно дороже всем понятного золота.

Одновременно с применением столь недешёвых компонент потребовалось создать геометрически непростую структуру, обеспечивающую контактирование каталитического вещества со всем объёмом выпускаемого цилиндрами газа. Это мельчайшие керамические или металлические соты, сквозь которые и продувается весь поток выхлопа.

В результате автомобиль приобрёл сложное, массивное и дорогое устройство в виде металлического корпуса, высокотехнологичной начинки, да ещё и обрамлённое контрольными датчиками с двух сторон, непрерывно следящими за его сохранностью и правильной работой.

Экологичность даром не даётся. Да и на этом прогресс не остановился, дальнейшее ужесточение требований законодателей продолжает влиять на появление дополнительных систем очистки выхлопа.

В дизеле

Катализаторы в дизельном двигателе работают гораздо хуже в сокращении выбросов NOx. Одной из причин этого является то, что дизельные двигатели имеют более низкую рабочую температуру, чем бензиновые двигатели, и катализатор в целом в дизельном двигателе работает хуже, поскольку он меньше нагревается. Некоторые из ведущих экспертов экологических авто придумали новую систему, которая помогает бороться с этим. Они используют мочевину в решении этой проблемы: прежде чем оксиды азота уходят в катализатор, их принудительно испаряют и смешивают с выхлопом и затем создают химическую реакцию, которая приведёт к сокращению выбросов NOx. Мочевина, также известная как карбамид, представляет собой органическое соединение, изготовленное ​​из углерода, азота, кислорода и водорода. Мочевина содержится в моче млекопитающих и земноводных. Мочевина реагирует с NOx, производя в результате реакции азот и водяной пар и утилизируя более 90 процентов оксидов азота в выхлопных газах.

Виды катализаторов

По своему назначению нейтрализатор может быть двух- или трехкомпонентным.

  1. В первом случае он выполняет относительно простые функции окисления (дожигания) угарного газа и углеводородов до образования воды и двуокиси углерода.
  2. Во втором – добавляется сложная способность устройства работать с окислами азота. Особенно много их образуется в современных дизельных и бензиновых моторах, в силу повышения экономичности, которых конструкторам приходится использовать обеднённые и бедные смеси на впуске.

Трёхкомпонентые катализаторы, а именно такие чаще всего применяются, в свою очередь, могут отличаться по конструктивному признаку, изготавливаясь на базе керамических или металлических сотовых изделий.

Керамические относительно дешевле, но не обладают высокой механической прочностью и долговечностью, склонны к растрескиванию и разрушению, не терпят ударов при наезде на препятствия.

Металлические конструктивы обладают достаточной упругостью, поэтому лучше держат внешние и внутренние удары. Внутренние могут возникать при аномальных процессах горения и разрушительно воздействовать на тонкую сотовую начинку, где, как уже упоминалось, обычно нанесены такие непростые вещества, как платина, палладий и родий.

Но даже металл не спасает от предательского попадания на тонкие соты посторонних веществ из двигателя в виде компонент контрафактных рабочих жидкостей, слишком богатой смеси или всевозможных соединений кремния.

Катализаторы отличаются и по способу их установки. Раньше они располагались в виде врезок выхлопной трубы, подобно глушителям и резонаторам. Но оказалось, что так их очень трудно и затратно прогревать до рабочей температуры, при которой начинаются каталитические реакции.

Поэтому сейчас нейтрализаторы ставят непосредственно за выпускным коллектором, максимально близко к точке выхода раскалённых выхлопных газов. Уже не надо долго ждать выхода прибора на режим, меньше загрязняются кислородные датчики и сокращаются расходы топлива на поддержание температуры.

 

Срок службы катализатора

Средний ресурс катализатора составляет 100 тыс. километров пробега, но при правильной эксплуатации он может исправно функционировать и до 200 тыс. километров. Основные причины раннего износа — неисправность двигателя и качество топлива (топливовоздушной смеси). При наличии обедненной смеси происходит перегрев, а при слишком богатой возникает засорение пористого блока остатками несгоревшего топлива, что препятствует протеканию необходимых химических процессов. Это приводит к тому, что срок службы каталитического нейтрализатора существенно снижается. Еще одной распространенной причиной неисправности керамического катализатора являются механические повреждения (трещины), возникающие при механических воздействиях. Они провоцируют быстрое разрушение блоков. При возникновении неисправностей работа каталитического нейтрализатора ухудшается, что фиксируется при помощи второго лямбда-зонда. В этом случае электронный блок управления сообщит о неисправности, выдав на приборной панели ошибку «CHECK ENGINE». Также признаками выхода из строя являются дребезжание, увеличение расхода топлива и ухудшение динамики. В этом случае его меняют на новый (оригинального производства или универсальный). Почистить или восстановить катализаторы невозможно, а поскольку это устройство имеет высокую цену, многие автомобилисты предпочитают просто удалить его.

Можно ли удалить катализатор? 

При удалении катализатора его очень часто заменяют на пламегаситель. Последний выравнивает поток выхлопных газов. Его установка рекомендуется для устранения неприятных шумов, которые возникают при удалении катализатора. При этом, если вы выбрали именно удаление, лучше полностью снять устройство и не прибегать к рекомендациям некоторых автомобилистов пробить в нем отверстие. Подобная процедура улучшит ситуацию только на время. В автомобилях, соответствующих экологическим стандартам Евро-3, помимо удаления катализатора необходима перепрошивка электронного блока управления. Ее обновляют до версии, в которой отсутствует каталитический нейтрализатор. Также можно установить эмулятор сигнала кислородного датчика, который избавит от необходимости перепрошивать ЭБУ.

Как почистить

В тех случаях, когда соты ещё не повреждены, но пропускная способность нейтрализатора уже снижена смолянистыми отложениями, его можно промыть.

Для этого лучше всего использовать жидкость, обычно применяемую для очистки карбюраторов или топливных форсунок. Только потребуется её значительно больше.

Катализатор заливается промывочной жидкостью, после чего ей предоставляется время на растворение загрязнений, затем её сливают, внутренности детали промываются горячей водой и просушиваются (продуваются).

Обычно процедура требует неоднократного повторения. Существуют также специально предназначенные для подобных промывок составы.

Источники: techautoport.ru, autovogdenie.ru, drive2.ru.

Общая информация о катализаторах

Катализатор — это элемент выхлопной системы. Он выполняет две задачи:

  1. Окисление выхлопных газов с целью снижения содержания вредных для экологии примесей
  2. Создание противодавления в выхлопной системе

Устройство катализатора и его разновидности

Существуют три вида катализаторов, разделяющихся по принципу работы:

  • Фильтрующий (катализатор дожигания)
  • Химический
  • Магнитно-стрикционный (МСК)

В данной статье мы рассмотрим самый известный и популярный вид катализатора — катализатор дожигания.

Катализатор дожигания, в свою очередь, делится на два типа:

— Керамический катализатор

— Металлический катализатор

Внутренняя структура катализатора представляет собой соты, выполненные из керамики или металла. По функциональности они идентичны, но катализатор из металла более надежен, тогда как керамические соты довольно хрупки. Стоит металлический катализатор дороже керамического.

На соты наносится тонкий слой платино-иридиевого сплава, который и обеспечивает окисление выхлопных газов. Платина и иридий – дорогие металлы, отсюда такая высокая стоимость катализатора.

Сам катализатор помещается в корпус из нержавеющей стали.

Принцип работы катализатора

Выхлопные газы представляют собой смесь NO (оксид азота), CH (углеводород), CO (оксид углерода – угарный газ). Эти газы опасны как для окружающей среды, так и для самого человека. Смог, который еще недавно был визитной карточкой больших городов, образуется из-за взаимодействия этих и некоторых других соединений, в результате получается вредная для человека дымовая завеса.

Принцип работы катализатора основан на том, чтобы эти элементы до-окислять путем каталитической реакции между элементами газов и сплава катализатора, в результате на выходе получаются либо более низкие концентрации вредных веществ, либо чистые кислород и углекислый газ.

Реакция происходит из-за высокой температуры выхлопных газов (выше 300 градусов). Чем выше температура, тем быстрее протекает реакция. Температура выхлопных газов во многом зависит от заправляемого топлива. Топливо низкого качества может выдавать очень большую температуру отработанных газов, что уменьшает срок службы катализатора.

Стандарты

Экологическая политика привела к появлению норм содержания вредных веществ в выхлопных газах. В зависимости от конкретного стандарта, топливо и катализаторы разделяются по своему качеству (соответствию стандартам).

На данный момент существует 6 стандартов, принятых в Евросоюзе – Евро-1, Евро-2, Евро-3, Евро-4, Евро-5, Евро-6. Евро-6 ввели в 2013 году, тогда как в России максимальным стандартом на данный момент является Евро-5.

Сейчас в России введен закон на запрет эксплуатации транспортных средств со стандартом ниже Евро-3.

Стандарт Евро-3:

оксид углерода (CO) — не более 2,3г/км (грамм на километр пути)
углеводороды (СН) — не более 0,2 г/км
оксиды азота (NO) — не более 0,15 г/км

Выхлопная система

На современных машинах обычно ставится минимум два катализатора, один из которых ставится прямо на выпускной коллектор (катколлектор).

Для нормальной работы катализатора нужно обеспечить постоянное оптимальное соотношение воздуха и топлива в рабочей смеси, поступающей в камеру сгорания.

Этот параметр (количество кислорода) измеряется датчиком лямбда-зонд, который подает сигнал в блок управления, а тот, в свою очередь, соответствующим образом регулирует подачу топлива в двигатель.

После первого катализатора стоит второй лямбда-зонд, который регистрирует изменение содержания кислорода в выхлопе. Если разницы нет или она ниже допустимого значения, подается сигнал о неисправности катализатора.

После второго лямбда-зонда ставится второй катализатор, который располагается примерно под ногами человека на переднем сидении.

Если установлено 4 катализатора, то два других (нижних) располагаются на некотором отдалении от верхних катализаторов. Если из строя выходит один катализатор, то меняют как минимум два верхних, в противном случае возникает неправильное противодавление.

Из-за чего катализатор выходит из строя

Катализатор это фильтр, а фильтры со временем приходится менять.

Существует несколько причин неисправности катализатора.

1. Истек срок службы. В процесс работы катализатор забивается и превращается в пробку. В таком случае машина начинает «тупить», уменьшается мощность работы. Обычно катализатора хватает на 100-120 тысяч километров пробега. После этого катализатор необходимо менять.

2. Стерся платино-иридиевый слой катализатора. В принципе, забившийся катализатор возможно почистить, однако со временем каталитический сплав стирается и чистка становится абсолютно бесполезным занятием.

3. Керамический слой катализатора разрушился. Это либо вторая стадия после «забивки» катализатора, либо наличие чисто механических повреждений типа ударов. Такое чаще всего происходит у автомобилей, предназначенных для загородной езды. В этом случае частички керамики попадают в двигатель и нарушают его работу. Если это запустить, то можно дойти до капитального ремонта или замены двигателя. Если вы слышите странный треск и дребезжание под ногами, это может говорить в пользу разрушения катализатора.

4. Фильтрующая структура катализатора оплавилась. Это происходит, если температура выхлопных газов превышает допустимый порог. В норме катализаторы выдерживают температуру от 300 до 900 градусов. Причина заключается в некачественном топливе. Оплавленный катализатор так же превращается в пробку.

Как правило, при неисправном катализаторе вы увидите сигнал «Check Engine» или при сканировании – код ошибки P0420. Однако, для точного определения причин проблемы необходимо провести диагностику катализатора.

Что делать и кто виноват

Кто или что несет вину за сломанный катализатор – мы уже узнали выше. Возникает вопрос – что делать дальше?

В первую очередь, необходимо провести диагностику выхлопной системы. Если катализатор вышел из строя, вам предложат его заменить на новый. Вышедший из строя катализатор ремонту не подлежит.

Есть и другой вариант, более дешевый – вы убираете катализатор и ставите на его место пламегаситель. Пламегаситель не фильтрует выхлоп, но зато выполняет вторую функцию катализатора – разбивает поток газов, снижая, тем самым, нагрузку на резонатор. Ставить прямую трубу не рекомендуется — либо катализатор, либо пламегаситель.

Если вы решили поставить пламегаситель, то второй лямбда-зонд будет постоянно подавать сигнал ошибки, что довольно сильно раздражает. Но есть способ его обмануть. Здесь либо вам ставят механический контроллер лямбда-зонда, либо программный.

Механический контроллер представляет собой втулку. Втулка вставляется в выхлопную трубу, а лямбда-зонд уже в нее. В таком случае зонд находится на расстоянии от основного потока выхлопных газов и регистрирует норму.

Программный контролер надежнее. Он подает сигнал на бортовой компьютер, соответствующий нормальной работе катализатора.

Штатный или универсальный?

Это второй выбор, с которым вы сталкиваетесь при замене катализатора. Со штатным или оригинальным катализатором все понятно – его продает ваш дилер. Обычно дилер продает катализатор вместе с коллектором, что еще больше увеличивает цену.

Универсальный катализатор намного дешевле, что является очевидным плюсом, т.к. на катализаторы не дают гарантии. Функциональность такая же, как и у штатного, только штатный предназначен специально для марки вашей машины, а универсальный катализатор необходимо подбирать. Здесь большое значение уделяется сервису, который производит замену катализатора.

Кроме того, некоторые автосервисы, например наш автосервис «Глушак», предоставляют гарантию.

Катализатор в автомобиле: что это? из чего состоит? в чем заключается работа?

Автопроизводители создают всё более усовершенствованные автомобили, чтобы соответствовать законам, следящим за экологической ситуацией окружающей среды. Основной прорыв был сделан в 1975 году при создании элементарного устройства — катализатора. Его задача обезвредить вещества до выхода в воздух.

 

Какие выбросы производит автомобиль?

Бортовой компьютер контролирует объём сгораемого топлива, с целью сохранения пропорций воздух:топливо предельно близкими к стехиометрической точке. В теории, это соотношение дает возможность топливу сгореть полностью без избытка окислителя. В двигателях внутреннего сгорания она равна 14,7:1 — на долю горючего требуется 14,7 долей кислорода. Но на практике, топливная смесь далеко не идеальна.

Что такое катализатор в автомобиле?

Катализатор (каталитический нейтрализатор) – часть выхлопной системы, уменьшающий вредные вещества (окись углерода, углеводороды, оксиды азота) в выхлопах.
Автомобильным катализатором называют всю приемную трубу — деталь, сложную и затратную в изготовлении. Состоит из выпускного коллектора, сложных фланцевых соединений, гофры и конечно бочка каталитического преобразователя.

Из чего состоит автомобильный катализатор?

В корпусе располагается керамическая или металлическая конструкция с удлиненными сотами. На сотовую конструкцию наносится тонкий слой сплавов (катализаторов). Она увеличивает площадь контакта проходящих газов с поверхностью каталитического слоя и снижает потребность в веществах, так как используемые элементы дорогие. После бочка катализатора располагается датчик (лямбда-зонд), показывающий загрязненность газов после очистки.

%rtb-4%

В чем заключается работа катализатора?

Термин «катализатор» пришёл из химии. Означает вещество, ускоряющее реакцию, не являющееся продуктом реакции. Бывает двух типов: катализатор восстановления, катализатор окисления.
В современных автомобилях используется трёхкомпонентный каталитический преобразователь, уменьшающий количество выбросов 3‐х самых вредных веществ, озвученных ранее.
Первая стадия очистки — катализатор восстановления, снижает количество оксидов азота.
Вторая стадия — катализатор окисления, снижает уровень несгоревших вредных веществ.
Третью стадию выполняет компьютер, контролирующий поток выхлопов и использующая данные для эффективного управления впрыском топлива. Кислородный датчик, установленный ближе к двигателю, передает бортовому компьютеру объем кислорода в выхлопе. Который регулирует пропорцию воздуха к топливу, попадающего в двигатель. Такая модель позволяет удостовериться, что работа двигателя максимально эффективна, и в выхлопной системе остаётся достаточно кислорода для окисления не сгоревших веществ.
Каталитический нейтрализатор работает эффективно, но не достиг идеала. Самый большой недостатком: работа только при высокой температуре. В момент прогрева каталитический преобразователь практически бесполезен. Можно переместить бочку катализатора выше к двигателю, но газы будут более горячими, что приведет к перегреву, а это уменьшит срок работы нейтрализатора. Большинство производителей размещают каталитический преобразователь в районе правого переднего колеса — на достаточном расстоянии от двигателя, с возможностью поддержания необходимой безвредной температуры.


Для сокращения выбросов можно использовать предварительный нагрев каталитического нейтрализатора. Самое элементарное — использовать электрические нагреватели сопротивлений. Но большинство автомобилей (12-вольтные) не нагревают катализатор до необходимой температуры за короткое время. Гибридные автомобили (высоковольтные) справляются с этой задачей очень быстро. Дизельный двигатель работает при низкой температуре, вследствие чего катализатор не продуктивен. В связи с этим, ведущие проектировщики эко-автомобилей изобрели систему, использующую мочевину (карбамид). Мочевина реагируя с оксидом азота, выделяет азот и водяной пар, обезвреживая более 90% оксидов из выхлопа.

%rtb-4%

Причины выхода из строя автомобильного катализатора?

Ресурс данной экологической детали велик (100–150 тыс.км). Этого хватит не более чем на 5–7 лет. За это время сотовая конструкция выгорает, и теряет свойство фильтрации выхлопов.
Не маловажная причина – низкокачественное топливо. Некачественный бензин искусственно догоняют до нужного значения октанового числа, добавляя свинцовые добавки. При горении выделяются большие температуры, чем обычном бензине. Катализатор перегревается и оплавляется изнутри, забивая фильтрующие «соты».

Что делать при выходе из строя катализатора?

Менять. Дилеры отказывают в гарантии на эту деталь, объясняя поломку следствием использования некачественного бензина. Оригинальный катализатор стоит очень дорого. В нем содержатся дорогие драгоценные металлы, влияющие на условия растаможивания. Сервисы по ремонту автомобилей предлагают альтернативные варианты катализатору.

  • Универсальный катализатор. Непосредственно бочка катализатора. Устанавливается вместо сломанного катализатора.

 

  • Пламегаситель (предварительный резонатор). Ставится вместо катализатора. Выравнивает поток выхлопов (не фильтруя!), устраняя громкие звуки, возникающие в отсутствии катализатора.

Плюсы и минусы аналогов катализатора.

Универсальный катализатор имеет один недостаток: отсутствие гарантии, потому что эксплуатация зависит от внешних факторов. Долговечность у него 60-80 тыс.км, но не редко ломаются раньше, из-за сбоя в системе зажигания или в работе двигателя.
Пламегаситель не фильтрует выхлопные газы, загрязняя атмосферу. Осложняет прохождение техосмотра.

Для чего нужен лямбда-зонд в автомобиле

Признаки забитого или разрушенного катализатора машины. Методы диагностирования неисправностей катализатора

что в нем ценного и что будет если его убрать

Резкий скачок уровня автомобилизации общества в конце двадцатого века потребовал глобального усиления требований к экологичности двигателей внутреннего сгорания. Суровые законодательные меры вынудили производителей разработать и внедрить сложные технические комплексы очистки выхлопных газов, главными компонентами которых стали системы электронного управления впрыском топлива и специальные узлы дополнительной переработки продуктов выпуска – каталитические нейтрализаторы.

Содержание статьи:

Зачем нужен в машине каталитический нейтрализатор

Большая часть выхлопных газов состоит из вполне нейтральных и безвредных веществ – азота, водяного пара и двуокиси углерода. Но обойтись только их наличием практически невозможно, такое случается лишь в идеально отрегулированном двигателе, работающем в предсказуемом стационарном режиме.

Во всех других случаях мотор начинает выделять крайне опасные для человека химически активные вещества, моноокись углерода, углеводороды и окислы азота.

Читайте также: Для чего нужна балансировка колес автомобиля

Прямое уничтожение подобных ядов с большой скоростью и в требуемом объёме практически невозможно, поэтому инженеры были вынуждены прибегнуть к известным из химии каталитическим реакциям переработки вредных веществ в относительно нейтральные.

Катализатором в химии называется компонент реакции, который участвует в процессе, хорошо его ускоряет, но сам при этом не расходуется.

Что ценного в устройстве

К сожалению, ценного там оказалось много. В роли катализаторов пришлось применить благородные металлы, наиболее подходящие для этой цели.

Дошло до того, что самым дешёвым из них оказалось золото, но чаще приходится использовать платину, палладий и родий. Многим известно, что эти элементы существенно дороже всем понятного золота.

Одновременно с применением столь недешёвых компонент потребовалось создать геометрически непростую структуру, обеспечивающую контактирование каталитического вещества со всем объёмом выпускаемого цилиндрами газа. Это мельчайшие керамические или металлические соты, сквозь которые и продувается весь поток выхлопа.

Статья по теме: Установка и подключение кнопки Старт/Стоп с алиэкспресс

В результате автомобиль приобрёл сложное, массивное и дорогое устройство в виде металлического корпуса, высокотехнологичной начинки, да ещё и обрамлённое контрольными датчиками с двух сторон, непрерывно следящими за его сохранностью и правильной работой.

Экологичность даром не даётся. Да и на этом прогресс не остановился, дальнейшее ужесточение требований законодателей продолжает влиять на появление дополнительных систем очистки выхлопа.

Виды катализаторов

По своему назначению нейтрализатор может быть двух- или трехкомпонентным.

  1. В первом случае он выполняет относительно простые функции окисления (дожигания) угарного газа и углеводородов до образования воды и двуокиси углерода.
  2. Во втором – добавляется сложная способность устройства работать с окислами азота. Особенно много их образуется в современных дизельных и бензиновых моторах, в силу повышения экономичности, которых конструкторам приходится использовать обеднённые и бедные смеси на впуске.

Трёхкомпонентые катализаторы, а именно такие чаще всего применяются, в свою очередь, могут отличаться по конструктивному признаку, изготавливаясь на базе керамических или металлических сотовых изделий.

Керамические относительно дешевле, но не обладают высокой механической прочностью и долговечностью, склонны к растрескиванию и разрушению, не терпят ударов при наезде на препятствия.

Металлические конструктивы обладают достаточной упругостью, поэтому лучше держат внешние и внутренние удары. Внутренние могут возникать при аномальных процессах горения и разрушительно воздействовать на тонкую сотовую начинку, где, как уже упоминалось, обычно нанесены такие непростые вещества, как платина, палладий и родий.

Но даже металл не спасает от предательского попадания на тонкие соты посторонних веществ из двигателя в виде компонент контрафактных рабочих жидкостей, слишком богатой смеси или всевозможных соединений кремния.

Это интересно: Почему не загорается лампа давления масла при включении зажигания

Катализаторы отличаются и по способу их установки. Раньше они располагались в виде врезок выхлопной трубы, подобно глушителям и резонаторам. Но оказалось, что так их очень трудно и затратно прогревать до рабочей температуры, при которой начинаются каталитические реакции.

Поэтому сейчас нейтрализаторы ставят непосредственно за выпускным коллектором, максимально близко к точке выхода раскалённых выхлопных газов. Уже не надо долго ждать выхода прибора на режим, меньше загрязняются кислородные датчики и сокращаются расходы топлива на поддержание температуры.

Причины и признаки неисправности

Теоретически катализатор должен работать вечно. Благородные металлы не окисляются и не расходуются в химических реакциях каталитического типа. Но реальность выглядит значительно хуже. Тонкие приборы оказываются бессильны перед нарушениями температурного режима и механическими ударами.

Почти все проблемы бывают связаны с нарушением работы систем питания и зажигания двигателя, а также с применением некачественного топлива. Всё это приводит к повышению температуры нейтрализатора, оплавлению и выкрашиванию его сотовой структуры с последующим закупориванием пути свободного прохода выхлопных газов.

При этом катализатор способен нанести страшный ответный удар двигателю. Его близкое расположение к зоне выпускных клапанов привело к опаснейшему эффекту – раскрошенная керамика может попадать в цилиндры.

Это не является парадоксом, дело в том, что импульсный характер движения газов на выпуске приводит к хаотическому перемещению частиц по коллектору и всасыванию их в двигатель перепадами давления.

Результат известен многим мотористам – царапины и задиры на поверхностях, которым это полностью противопоказано. Двигатель отправляется в капитальный ремонт.

Общим признаком неисправности станет потеря мощности двигателя, его неспособность развить большие обороты. В конце концов он просто перестанет запускаться. Это легко себе представить интуитивно, вообразив, что некто коварно заткнул выхлопную трубу. Результат абсолютно идентичен.

Как проверить

Симптомы слишком характерны, чтобы вызывать сложности с диагностикой забитого катализатора.

Изменившийся звук выхлопа, сдавленное шипение в выпускной системе, иногда вообще крайне слабая реакция руки, подведённой к срезу выхлопной трубы. Обычно к тому же зажигается лампочка контроля состояния двигателя, ЭСУД заметит нештатные показания датчиков.

К сведению: Почему перестал работать парктроник (причины, диагностика, ремонт)

Окончательный диагноз будет поставлен после снятия катализатора с автомобиля. Запечённые, заполненные отложениями и раскрошенные соты невозможно не заметить.

Как почистить

В тех случаях, когда соты ещё не повреждены, но пропускная способность нейтрализатора уже снижена смолянистыми отложениями, его можно промыть.

Для этого лучше всего использовать жидкость, обычно применяемую для очистки карбюраторов или топливных форсунок. Только потребуется её значительно больше.

Катализатор заливается промывочной жидкостью, после чего ей предоставляется время на растворение загрязнений, затем её сливают, внутренности детали промываются горячей водой и просушиваются (продуваются).

Обычно процедура требует неоднократного повторения. Существуют также специально предназначенные для подобных промывок составы.

Зачем вырезают катализатор на автомобиле

Подобное удаление имеет негативные последствия в виде увеличения загрязнения окружающей среды.

Выполняется оно обычно по двум причинам – экономии на покупке новой детали, взамен пришедшей в негодность (изделие дорогое по описанным выше причинам) и мощностного тюнинга автомобиля.

Снижение сопротивления на выхлопе позволит мотору раскручиваться более уверенно. К тому не секрет, что экологичность и экономичность пока не могут существовать одновременно. На обслуживание хорошего катализатора требуется значительное количество дополнительного топлива, не несущего полезной нагрузки.

Тонкости удаления устройства из выхлопной системы

Выполнить это без значительных затрат времени иногда невозможно. Прошли времена, когда катализатор представлял собой удобный в обращении жестяной цилиндр с хрупкой керамической начинкой. Два крепких удара ломом — и дело сделано.

Сейчас приходится иметь дело с изделием замысловатой формы, без доступа к внутренностям, да ещё и с крепкими металлическими сотами. Приходится вскрывать корпус и потом его заваривать. В условиях СТО операция не самая дешёвая.

По теме: Почему течет масло из двигателя, как найти и устранить протечку

Завершиться процесс должен перенастройкой «мозгов» двигателя, иначе они сразу вычислят обман. Это делается различными способами, в зависимости от квалификации и привычек исполнителя. Могут применяться как программные, так и аппаратные «обманки» контролирующих датчиков.

Результат один – мотор адаптируется к новым условиям и перестаёт паниковать лампочкой «Check engine». Иногда ставят так называемый пламегаситель – специальную вварку, нормализующую звук, температуру и внутреннюю аэродинамику выхлопа.

Какие бывают катализаторы в машине

Большинство неопытных автовладельцев узнают о наличии нейтрализатора только в сервисном центре, когда им сообщают, что эта деталь выхлопной системы неисправна. Однако такие устройства играют очень важную роль в управлении транспортным средством и защите окружающей среды. Сегодня мы расскажем, зачем нужны катализаторы в машине, из чего они состоят и почему так дорого стоят.

Принцип действия автомобильного катализатора

Современные производители регулярно улучшают качество автопродукции, изготавливая запчасти в соответствии с экологическими требованиями. Нейтрализатор, впервые выпущенный в конце 70-х годов прошлого столетия, стал настоящей находкой. Несмотря на простоту конструкции, эта деталь выполняет важнейшую задачу – очищение отработанных выхлопных газов от токсичных компонентов, негативно влияющих на состояние окружающей среды и здоровье человека.

Устройство представляет элемент из металла и керамики, заключенный в прочный стальной корпус, который позволяет избежать преждевременного износа конструкции, защищает нейтрализатор от ударов и перегрева. Внутренний блок имеет ячеистую структуру, обеспечивающую большую площадь соприкосновения выхлопов с рабочей поверхностью. Фильтрация газов выполняется благодаря покрытию из драгоценных металлов, обладающих каталитическими свойствами – ячейки катализатора обработаны тонким слоем родия, палладия и платины. Вступая в контакт с выхлопами, эти элементы преобразуют токсичные азотные оксиды, углеводород и другие вредные вещества в безопасные для живых организмов водяной пар, азот, углекислый газ. Кроме того, драгоценное напыление уменьшает образование мельчайших частиц сажи.

Что делать, если катализатор в машине сломался

Запчасти рассчитаны на пробег 50 000 – 100 000 километров, однако, как показывает практика, они редко «доживают» до таких показателей. К износу катализатора приводят различные факторы:

  • Использование низкокачественного бензина.
  • Частая езда на холостом ходу.
  • Эксплуатация авто в условиях бездорожья – особенно от ударов и тряски «страдают» хрупкие керамические изделия.
  • Попадание масел, антифриза и других жидкостей в камеру сгорания.
  • Проблемы с мотором.

Даже после выхода из строя автокатализаторы не теряют ценности – отработанные изделия можно выгодно продать в пункт приема металлолома. Дело в том, что родий, платина и палладий относятся к группе редкоземельных металлов, которые практически не встречаются в природе в чистом виде. Сейчас основным источником этих дорогостоящих элементов служат нейтрализаторы. Особенно высоко оцениваются платиносодержащие детали, которые чаще всего устанавливаются на иномарках премиум-класса и автомобилях с дизельным двигателем.

Понравилась информация? Поделись с друзьями

видов катализа

Катализатор находится в той же фазе, что и реагенты. Обычно все присутствует в виде газа или содержится в одной жидкой фазе. Примеры содержат по одному из них. . .

Примеры гомогенного катализа

Реакция между персульфат-ионами и иодид-ионами

Это реакция раствора, которую вы можете встретить только в контексте катализа, но это прекрасный пример!

Персульфат-ионы (пероксодисульфат-ионы), S 2 O 8 2- , являются очень сильными окислителями.Иодид-ионы очень легко окисляются до йода. И все же реакция между ними в растворе в воде очень медленная.

Если вы посмотрите на уравнение, легко понять, почему это так:

Для реакции требуется столкновение двух отрицательных ионов. Этому серьезно помешает отталкивание!

Катализированная реакция полностью устраняет эту проблему. Катализатором могут быть ионы железа (II) или железа (III), которые добавляются в один и тот же раствор.Это еще один хороший пример использования соединений переходных металлов в качестве катализаторов из-за их способности изменять степень окисления.

Для аргументации в качестве катализатора примем ионы железа (II). Как вы вскоре увидите, на самом деле не имеет значения, используете ли вы ионы железа (II) или железа (III).

Ионы персульфата окисляют ионы железа (II) до ионов железа (III). В процессе ионы персульфата восстанавливаются до ионов сульфата.

Ионы железа (III) являются достаточно сильными окислителями, чтобы окислять иодид-ионы до йода.В процессе они снова восстанавливаются до ионов железа (II).

Обе эти отдельные стадии в общей реакции включают столкновение между положительными и отрицательными ионами. Это будет гораздо более успешным, чем столкновение двух отрицательных ионов в некаталитической реакции.

Что произойдет, если в качестве катализатора использовать ионы железа (III) вместо ионов железа (II)? Просто реакции происходят в другом порядке.

 

Разрушение атмосферного озона

Это хороший пример гомогенного катализа, где все присутствует в виде газа.

Озон, O 3 , постоянно образуется и снова распадается в высоких слоях атмосферы под действием ультрафиолетового света. Обычные молекулы кислорода поглощают ультрафиолетовый свет и распадаются на отдельные атомы кислорода. Они имеют неспаренные электроны и известны как свободные радикалы . Они очень реактивны.

Кислородные радикалы могут затем соединяться с обычными молекулами кислорода с образованием озона.

Озон также можно снова разделить на обычный кислород и кислородный радикал, поглощая ультрафиолетовый свет.

Это образование и разрушение озона происходит постоянно. Взятые вместе, эти реакции останавливают большое количество вредного ультрафиолетового излучения, проникающего в атмосферу и достигающего поверхности Земли.

Каталитическая реакция, в которой мы заинтересованы, разрушает озон и, таким образом, останавливает его поглощение ультрафиолетового излучения.

Хлорфторуглероды (CFC), такие как CF 2 Cl 2 , например, широко использовались в аэрозолях и в качестве хладагентов.При их медленном распаде в атмосфере образуются атомы хлора — свободные радикалы хлора. Они катализируют разрушение озона.

Это происходит в два этапа. В первом случае озон расщепляется и образуется новый свободный радикал.

Катализатор на основе хлор-радикала регенерируется второй реакцией. Это может происходить двумя способами в зависимости от того, попадает ли радикал ClO в молекулу озона или радикал кислорода.

Если он попадает в кислородный радикал (полученный в результате одной из реакций, которые мы рассмотрели ранее):

Или, если он попадает в молекулу озона:

Поскольку радикал хлора продолжает регенерироваться, каждый из них может разрушить тысячи молекул озона.

.

Что такое катализатор? (с иллюстрациями)

Катализатор — это любое вещество, которое ускоряет химическую реакцию. Он может быть органическим, синтетическим или металлическим. Процесс, посредством которого это вещество ускоряет или замедляет реакцию, называется катализом.

Ученые часто добавляют катализатор в химический раствор, чтобы вызвать реакцию.

Для любого процесса требуется энергия, известная как энергия активации. Без помощи катализатора количество энергии, необходимое для разжигания конкретной реакции, велико. Когда он присутствует, энергия активации снижается, благодаря чему реакция протекает более эффективно. Вещество обычно работает либо путем изменения структуры молекулы, либо путем связывания с молекулами реагентов, заставляя их объединяться, реагировать и выделять продукт или энергию. Например, для соединения газов кислорода и водорода с образованием воды требуется катализатор.

Катализаторы важны как в лаборатории, так и на производстве и в промышленности.

Без помощи катализатора химические реакции могут никогда не произойти или на их прохождение потребуется значительно больше времени.Когда происходит химическая реакция, сам катализатор не изменяется и не является частью конечного результата. В большинстве случаев его можно многократно использовать в последующих реакциях.

Иногда вместо ускорения реакции катализатор замедляет реакцию, которая обычно не происходит или происходит очень медленно.Этот тип вещества является отрицательным катализатором, который также называют ингибитором. Ингибиторы важны в медицине, где они имеют решающее значение при лечении психических заболеваний, высокого кровяного давления, рака и множества других проблем со здоровьем.

Катализатор используется в двух типах условий: химических или биохимических.Наиболее часто в биохимических реакциях используются ферменты. Ферменты — это узкоспециализированные белки, которые ускоряют определенные химические реакции. Они делают жизнь возможной. Например, фермент, содержащийся в слюне, при контакте расщепляет пищу для переваривания. Без этого человеку потребовались бы недели, чтобы переварить нашу пищу.

Катализаторы

также важны в лабораторных условиях, а также в производстве и промышленности.Одним из самых известных является каталитический нейтрализатор, который помогает предотвратить выбросы выхлопных газов в атмосферу и снизить расход топлива. Удобрения также являются катализаторами, ускоряющими рост растений.

Катализаторы ускоряют химическую реакцию. .

Что это? Зачем мне нужен катализатор на машине?

В современных автомобилях есть одна деталь, которая уже много лет является причиной очень жарких баталий автомобилистов. Но в этих спорах сложно понять аргументы каждой из сторон. Одна часть автолюбителей «за», а другая «против». Эта деталь представляет собой каталитический нейтрализатор. Зачем нужен катализатор, что так важно в дизайне автомобиля, почему об этом постоянно спорят? Попробуем разобраться в этом.

Каталитический нейтрализатор

Эта деталь имеет простую конструкцию, но роль, которую она играет в автомобиле, очень большая и серьезная.Работа любого двигателя внутреннего сгорания сопровождается выбросом множества самых разных и очень вредных веществ (все эти вещества и токсичные газы через выходную магистраль автомобиля выбрасываются прямо в атмосферу). Нейтрализатор позволяет значительно снизить уровень токсичности выбросов, улучшая тем самым экологическую обстановку.

Так, с помощью специальных химических реакций особо токсичные вещества, не лучшим образом влияющие на состояние атмосферы, превращаются в менее токсичные газы, которые затем выводятся через выхлопную трубу.

В выхлопной системе, кроме нейтрализатора, работают еще и кислородные датчики. Они контролируют качество топливной смеси и влияют на работу каталитического нейтрализатора. Найти это устройство можно в выхлопном тракте между глушителем и двигателем. Устройство дополнительно защищено металлическим экраном, так как во время работы устройство нагревается. Посмотрите, как выглядит катализатор — его фото размещено ниже.

История создания

В 60-е годы в правительстве всех развитых стран мира обратили внимание на уровень экологии и обеспокоили количеством выбросов из выхлопных труб многочисленных автомобилей.И надо сказать, что тогда закон не регулировал уровни выбросов.

В 1970 году были приняты самые первые стандарты, на которые обратило внимание руководство автомобильных концернов. В этих стандартах приведен перечень указаний содержания и количества особо опасных веществ в выхлопных токсичных газах.

В этом стандарте указано, что в новых автомобилях обязательно используется катализатор, что такое устройство позволит значительно снизить количество окиси углерода и продуктов сгорания углеводородов.

С 1975 года все выпускаемые автомобили оснащены катализаторами. Эта деталь стала обязательной.

Устройство и принцип работы

Часто это устройство устанавливают после выходного патрубка двигателя или его можно закрепить непосредственно на фланце выпускного коллектора.

Устройство состоит из специальной несущей конструкции, металлического корпуса и теплоизоляционных материалов.

Среда состоит из ряда ячеек, похожих на пчелиные соты. Он выполняет практически всю работу в устройстве.Эти соты имеют специальное покрытие — рабочий состав. Интересно, что деталь начинает работать не сразу, а только после повышения температуры в выхлопном тракте до 200-300 градусов.

Нейтрализатор сжигает окись углерода, которая содержится в продуктах сгорания топлива, а также углеводороды. Есть и другие вещества, нейтрализующие катализатор. Что это за вещества? Это NOx. Газ очень токсичен и вреден. Он разрушает слизистые оболочки человека.

Ячейки нейтрализатора покрыты очень тонкой пленкой на основе уникального сплава платины и иридия. Те остатки токсичных веществ, которые не сгорели в двигателе, при прикосновении к горячей поверхности маленьких ячеек моментально выгорают. Для этого процесса катализатор забирает остаток кислорода, который остается в уже использованных токсичных газах. В результате в этой части выхлопной трубы больше нет токсичных веществ.

Виды

Картриджи с катализаторами могут быть изготовлены из керамических материалов или из металла.Среди автомобилистов более распространена и популярна керамика. Они отлично выдерживают высокие температуры, не подвержены коррозии. Среди плюсов — невысокая цена на такой катализатор (специалисты знают, что такое вещество, как керамика, имеет невысокую стоимость).

Есть еще минус керамический катализатор. В этом его хрупкость. Деталь абсолютно неустойчива к любым механическим повреждениям, а поскольку устройство находится под днищем станка, велика вероятность встретить устройство бордюром, камнем, чем-либо.Тогда деталь сломается. Аналоги из металла намного прочнее, но цена их очень высока за счет сплава платины. Например, катализатор ВАЗ при поломке не ремонтируют, и многие не покупают новый из-за дороговизны.

Катализаторы на разные марки автомобилей

Автомобили в зависимости от производителя могут существенно различаться. То же самое и с нейтрализаторами. Они также различаются от модели к модели. Мы рассмотрим самые популярные марки автомобилей.

ВАЗ

Катализатор на ВАЗах ничем особенным не отличается. Все они металлические, часто выходят из строя из-за различных повреждений. Найти устройство в машине можно под днищем, возле выхлопной трубы двигателя. Часто при выходе из строя ремонт катализатора невозможен.

Ford

В отличие от отечественных автопроизводителей компания Ford позаботилась о водителях. Таким образом, устройство обезвреживания токсичных газов в машинах этой марки выполнено на основе керамики.

Для регулирования количества кислорода в приборе, интегрированном в компьютер, используется лямбда-зонд для качественной химической реакции.

Таким образом, катализатор «Фокуса» состоит из одного каталитического коллектора и двух датчиков. У мощных двигателей есть два коллектора, а также четыре датчика. Последние можно найти как до, так и после устройства. Управлять нейтрализатором можно с панели приборов.

Устройство рассчитано на 120 тысяч километров пробега. Если использовать с двигателем некачественное топливо, эта деталь может выйти из строя намного быстрее. В случае поломки отремонтировать катализатор «Форд» невозможно. В этом случае выполняется только замена.

Проверить работоспособность можно очень просто, но понять необходимость замены тоже несложно. При неработающем катализаторе существенно падают силовые характеристики. Чтобы проверить работу устройства, необходимо провести замеры вредных веществ в выхлопе машины. Если фильтры забиты, то уровень вредных токсинов зашкалит.

Также это можно проверить, сняв датчик, установленный перед нейтрализатором.

Затем с помощью специального переходника необходимо подключить манометр и произвести замеры давления при различных нагрузках двигателя. Даже если устройство вышло из строя, ремонт катализатора невозможен.

Если катализатор «Форд» забился, в этом случае снимаем старый прибор, а на его место устанавливаем новый с повышенными стандартами. Также возможна замена катализатора на пламегаситель или универсальный нейтрализатор.

Тойота ускоритель

«Тойота» в этом выпуске тоже ничем примечательным не отличается.Это такие же соты с золочением или платино-иридиевым сплавом. В новых автомобилях этой марки таких устройств три — они соединены между собой последовательно. Каждый из них предназначен для очистки газов от одного вида вредных веществ.

Правильная работа катализатора

Чтобы сохранить прибор как можно дольше в экологической ситуации, необходимо правильно им пользоваться. Итак, первая и самая главная рекомендация, которая продлит срок эксплуатации оборудования, — это качественное топливо известных и популярных брендов.Некачественное топливо может содержать вещества, которые легко разрушают распыление сот. Особенно плохо для катализатора («Калина» не исключение) такой металл, как тетросигник. Это вещество давно запрещено во многих развитых странах.

Также необходимо помнить, что нейтрализатор срабатывает под воздействием очень высоких температур, поэтому не паркуйте автомобиль в местах, где валяются легковоспламеняющиеся предметы, листья, бумага или что-то еще.

Водителю, если он хочет спасти катализатор, не следует часто включать стартер, если машина не заводится.

Лучше поставить на паузу. Также не следует проворачивать коленчатый вал, отсоединяя свечи зажигания. Не запускайте двигатель также буксиром.

Как понять, что он сломался

Если, например, на машине установлен катализатор (Шевроле Авео в том числе) и нужно понимать, работает он или нет, для этого есть несколько способов.

Когда машина работает нормально, то ни при каких условиях лампа на панели приборов, сообщающая о проблеме с катализатором, не загорается.

.

Определение катализатора — Химический словарь

Что такое катализатор?

Катализатор — это вещество, которое ускоряет химическую реакцию, но не расходуется в ходе реакции; следовательно, катализатор может быть восстановлен химически без изменений в конце реакции, которую он использовал для ускорения, или катализатор , катализирующий .

Обсуждение

Чтобы химические вещества вступили в реакцию, их связи должны быть перегруппированы, потому что связи в продуктах отличаются от связей в реагентах.Самый медленный шаг в перегруппировке связи приводит к так называемому переходному состоянию. — химическое соединение, которое не является ни реагентом, ни продуктом, но является промежуточным звеном между ними.

Реагент ⇄ Переходное состояние ⇄ Продукт

Для формирования переходного состояния требуется энергия. Эта энергия называется энергией активации или E a . Чтение приведенной ниже диаграммы слева направо показывает развитие реакции, когда реагенты проходят переходное состояние и становятся продуктами.

Преодолевая барьер

Энергию активации можно рассматривать как барьер для химической реакции, барьер, который необходимо преодолеть. Если барьер высокий, немногие молекулы обладают достаточной кинетической энергией, чтобы столкнуться, сформировать переходное состояние и пересечь барьер. Реагенты с энергией ниже E a не могут пройти через переходное состояние, чтобы вступить в реакцию и стать продуктами.

Катализатор работает, обеспечивая другой путь реакции с более низким E .Катализаторы снижают энергетический барьер. Другой путь позволяет упростить перегруппировку связей, необходимую для превращения реагентов в продукты, с меньшим потреблением энергии. В любой заданный интервал времени присутствие катализатора позволяет большей части реагентов набрать достаточно энергии, чтобы пройти через переходное состояние и стать продуктами.

Пример 1. Процесс Габера
Процесс Габера, который используется для получения аммиака из водорода и азота, катализируется железом, которое обеспечивает атомные центры, на которых связи реагентов могут легче перестраиваться с образованием переходного состояния.

N 2 (газ) + 3H 2 (газ) ⇌ 2NH 3 (газ)

Пример 2: Ферменты
В нашем организме и в других живых существах ферменты используются для ускорения биохимических реакций. Фермент — это разновидность катализатора. Сложная жизнь была бы невозможна без ферментов, позволяющих протекать реакциям с подходящей скоростью. Формы ферментов вместе с местами на ферменте, которые связываются с реагентами, обеспечивают альтернативный путь реакции, позволяя конкретным молекулам объединяться для образования переходного состояния с пониженным энергетическим барьером активации.

На схеме ниже длинноцепочечный фермент обеспечивает места для молекул реагентов, которые собираются вместе для образования переходного состояния с низкой энергией активации.

Катализаторы не могут изменить положение химического равновесия — прямая и обратная реакции ускоряются, так что константа равновесия K eq остается неизменной. Однако, удаляя продукты из реакционной смеси по мере их образования, на практике можно увеличить общую скорость образования продукта.

.

Что означает катализатор?

КАТАЛИЗАТОР

Вы можете описать человека или вещь, которая вызывает изменение или событие, как катализатор. Вещество, которое позволяет химической реакции протекать обычно с большей скоростью или в других условиях (например, при более низкой температуре), чем иначе возможно; человек или вещь, которая ускоряет событие или изменение; что-то, что заставляет химическую реакцию происходить быстрее без изменения самой себя; событие или человек, вызывающие большие изменения; человек, чьи разговоры, энтузиазм или энергия заставляют других быть более дружелюбными, восторженными или энергичными; агент, который провоцирует или ускоряет существенное изменение или действие; кто-то или что-то, что заставляет что-то произойти или измениться; Причины, причина, источник.

Их цель должна состоять в том, чтобы показать к 2021 году, когда они собрались, чтобы подвести итоги прогресса, достигнутого после Парижского соглашения и обязуются повысить свою игру, чтобы пандемия стал катализатором прорыва в окружающей среде.

(Отправлено анонимом 22 июня 2020 г.) .

Химики случайно открыли способ превратить углекислый газ в этанол

Превращение загрязнения в ТОПЛИВО: химики случайно открывают способ превращения диоксида углерода в этанол

  • Катализатор состоит из частиц меди, заключенных в углеродные штыри
  • При подаче напряжения катализатор запускает сложную химическую реакцию
  • Он преобразует диоксид углерода в воде непосредственно в этанол
  • Его можно использовать для хранения избыточной электроэнергии от ветра и солнечной энергии

Автор: Shivali Best For Mailonline

Опубликовано: | Обновлено:

В прошлом году почти 38.2 миллиарда тонн углекислого газа было выброшено в воздух в результате сжигания ископаемого топлива, такого как уголь и нефть.

Но ученые придумали способ превратить газ в более полезный продукт — этанол.

Исследователи случайно наткнулись на простую реакцию, но если бы процесс можно было довести до промышленных масштабов, это могло бы помочь уменьшить последствия глобального потепления.

Прокрутите вниз, чтобы увидеть видео

В прошлом году почти 38,2 миллиарда тонн углекислого газа было выброшено в воздух в результате сжигания ископаемого топлива, такого как уголь и нефть (стоковое изображение).Но ученые, возможно, придумали способ превратить газ в более полезный продукт — этанол

КАТАЛИЗАТОР

Исследователи создали катализатор — вещество, которое увеличивает скорость химической реакции — из углерода, меди и азота. .

Когда было приложено напряжение, катализатор вызвал сложную химическую реакцию, которая, по сути, полностью изменила процесс горения.

С помощью катализатора раствор диоксида углерода в воде превратился в этанол с выходом 63%.

Без катализатора реакция этого типа обычно приводит к смешению нескольких различных продуктов в небольших количествах.

Что делает новый катализатор уникальным, так это его наноразмерная структура, состоящая из частиц меди, заключенных в углеродные иглы.

Эта новая текстура позволяет избежать использования дорогих или редких металлов и сделать масштабирование катализатора реальной целью.

Ученые из Национальной лаборатории Ок-Ридж при Министерстве энергетики разработали электрохимический процесс, в котором используются крошечные шипы углерода и меди для превращения двуокиси углерода, парникового газа, в этанол.

Доктор Адам Рондиноне, ведущий автор исследования, сказал: «Мы случайно обнаружили, что этот материал работает.

«Мы пытались изучить первую стадию предложенной реакции, когда мы поняли, что катализатор выполняет всю реакцию самостоятельно».

«Вы можете использовать его [этанол] в существующем автопарке прямо сейчас, без изменений», — добавил он.

Исследователи создали катализатор — вещество, которое увеличивает скорость химической реакции — из углерода, меди и азота.

Когда было приложено напряжение, катализатор вызвал сложную химическую реакцию, которая, по сути, полностью изменила процесс горения.

С помощью катализатора раствор диоксида углерода в воде превратился в этанол с выходом 63%.

Без катализатора реакция этого типа обычно приводит к смешению нескольких различных продуктов в небольших количествах.

Д-р Рондиноне сказал: «Мы берем углекислый газ, побочный продукт сгорания, и с очень высокой селективностью отодвигаем эту реакцию горения в обратном направлении в пользу полезного топлива.

«Этанол стал неожиданностью — чрезвычайно сложно сразу перейти от диоксида углерода к этанолу с одним катализатором».

Что делает новый катализатор уникальным, так это его наноразмерная структура, состоящая из частиц меди, заключенных в углеродные иглы.

Что делает новый катализатор уникальным, так это его наноразмерная структура, состоящая из частиц меди, встроенных в углеродные иглы. Эта новая текстура позволяет избежать использования дорогих или редких металлов и сделает масштабирование катализатора реалистичной целью.

Эта новая текстура позволяет избежать использования дорогих или редких металлов и сделает масштабирование катализатора реальной задачей.

Доктор Рондиноне сказал: «Используя обычные материалы, но используя нанотехнологии, мы выяснили, как ограничить побочные реакции и в итоге получить то, что нам нужно».

Комбинация недорогих материалов и возможность использовать катализатор при комнатной температуре в воде означает, что этот подход может быть расширен для промышленных применений.

Теперь исследователи планируют усовершенствовать свой подход для повышения общей производительности и дальнейшего изучения свойств и поведения катализатора.

Например, этот процесс можно использовать для хранения избыточной электроэнергии, вырабатываемой ветровыми и солнечными источниками энергии.

Г-н Рондиноне добавил: «Такой процесс позволит вам потреблять дополнительную электроэнергию, когда ее можно будет производить и хранить в виде этанола.

«Это могло бы помочь сбалансировать сеть, снабжаемую периодически возобновляемыми источниками».

Теперь исследователи планируют усовершенствовать свой подход для повышения общей производительности и дальнейшего изучения свойств и поведения катализатора.

Поделитесь или прокомментируйте эту статью:
.

Услуги по замене и ремонту катализаторов

Катализатор представляет собой важный элемент выхлопной системы, отвечающий за очистку выхлопных газов перед их выбросом в атмосферу. Важнейшей функцией каталитического нейтрализатора является преобразование токсичных отработанных газов в вещества, безвредные для окружающей среды и человека.
От качества и исправности катализатора зависит степень чистоты выхлопа, поэтому замена и ремонт катализатора являются существенной частью работ по обслуживанию автомобилей любых марок.

Особенности функционирования катализатора

Конструкция катализатора состоит из прочной металлической или керамической основы и слоя редких металлов, которые выполняют каталитические функции и раскладывают выхлопную смесь на отдельные соединения. Применением данных материалов объясняется высокая цена катализатора.
Многие современные автомобили оснащаются несколькими катализаторами для более эффективного преобразования различных видов вредных веществ.

Основные функции катализатора:
•    снижение количества окиси углерода, углеводородов и других вредных соединений в отработавших выхлопных газах;
•    уменьшение концентрации или полное удаление из выхлопных газов оксидов азота;
•    снижение температуры отработанных газов;
•    снижение общего уровня шума в выхлопной системе.

Выполненные в случае необходимости замена и ремонт катализатора позволяют снизить температуры, воздействию которых подвергается выхлопная система, и повысить срок службы ее элементов.

Возможные неисправности катализаторов автомобиля

Ресурс катализатора определяется пробегом транспортного средства. Многие производители автомобилей рекомендуют заменять катализатор уже через 100 тыс. км.

Основные причины выхода катализатора из строя:
•    естественный износ при большом пробеге автомобиля;
•    механические повреждения в ходе эксплуатации;
•    использование некачественного топлива;
•    применение неподходящих присадок для топлива;
•    попадание топлива, охлаждающей жидкости или масла в выхлопную систему.

К признакам необходимости замены и ремонта катализатора относят:
•    снижение мощности автомобиля;
•    плавающие обороты при холостом режиме функционирования двигателя;
•    повышение шума при движении автомобиля;
•    увеличение расхода топлива.

Сложная и мелкая сотовая конструкция устройства затрудняет проведение замены и ремонта катализатора и часто приводит к необходимости установки новой детали.

Работы по обслуживанию и установке новых катализаторов

Список услуг автосервиса «Мистер Мотор» включает проведение работ по удалению и замене вышедших из строя катализаторов. Перед установкой нового катализатора выполняется всесторонний осмотр топливной, выхлопной систем и двигателя автомобиля.

Основные варианты замены и ремонта катализатора:
•    замена на оригинальный новый катализатор;
•    замена на универсальный и менее дорогостоящий аналог;
•    замена на пламегаситель – процедура предусматривает удаление неисправного катализатора и установку пламегасителя на основе корпуса катализатора. Пламегасители отличаются надежностью, долговечностью и невысокой ценой, но подходят не для всех автомобилей.

После осмотра автомобиля специалисты автосервиса определяют оптимальный способ замены или ремонта катализатора для каждой модели. Все необходимые работы по обслуживанию выхлопной системы выполняются оперативно и по приемлемым ценам.

 

Для чего нужен катализатор и как он влияет на работу двигателя

Процесс сгорания топлива в цилиндрах автомобильного двигателя неизбежно приводит к образованию вредных веществ. Самые опасные из них:
• СО, окись углерода, ядовитый газ без цвета и запаха;
• СН, углеводороды, летучие органические соединения, главный компонент смога;
• NOx, оксиды азота NO и NO2, так же «участники» смога, кроме того, выпадающие еще и в составе кислотных дождей.
Задача каталитического нейтрализатора (чаще называемого катализатором) – путем химических реакций превращать эти вещества в другие продукты горения, практически безвредные:
• СО2, углекислый газ;
• N2, газобразный азот, из которого на 78% состоит атмосфера Земли;
• и h3O – водяной пар.
Разработан каталитический преобразователь был еще в далекие 70-е года, но массовое использование его началось с введением экологических стандартов – Euro 2 и выше. Сегодня катализатор – неотъемлемая часть выхлопной системы каждого автомобиля, без него невозможен не только выпуск с конвейера, но и эксплуатация.

СТРОЕНИЕ КАТАЛИЗАТОРА

Основная составляющая нейтрализатора – каталитический носитель: керамические или металлические соты, покрытые тонким слоем драгоценных металлов: палладия, родия или иридия, обладающих высокой химической активностью. Выхлопные газы, проходя через катализатор и касаясь напыления сот, входят с металлами в реакцию и химически связываются.
 Большинство современных катализаторов – трехкомпонентные, то есть, состоят из трех элементов, последовательно очищающих газы. Первый элемент связывает оксиды азота, второй – удаляет несгоревшие частички топлива и борется с окисью углерода, а в третьем расположен один из датчиков кислорода, анализирующий состав газов на выходе из нейтрализатора 

и передающий данные в ЭБУ – блок управления двигателем. Кроме этого кислородного датчика, называемого диагностическим, в системе еще предусмотрен управляющий датчик (лямбда-зонд), установленный до катализатора. 

        
Большинство современных катализаторов – трехкомпонентные, то есть, состоят из трех элементов, последовательно очищающих газы. Первый элемент связывает оксиды азота, второй – удаляет несгоревшие частички топлива и борется с окисью углерода, а в третьем расположен один из датчиков кислорода, анализирующий состав газов на выходе из нейтрализатора и передающий данные в ЭБУ – блок управления двигателем. Кроме этого кислородного датчика, называемого диагностическим, в системе еще предусмотрен управляющий датчик (лямбда-зонд), установленный до катализатора.
Каталитический нейтрализатор чаще всего представляет собой бочонок овальной (приплюснутой) формы, внедренный в выхлопную систему автомобиля. Если первые катализаторы монтировались под передней частью днища, примерно посередине между выпускным коллектором и первым глушителем (резонатором), то на машинах, отвечающих нормам токсичности Евро-4 и Евро-5 они располагаются уже намного ближе – крепятся к головке блока цилиндров.
Несмотря на то, что такой метод существенно затрудняет компоновку моторного отсека, он повышает эффективность очищения, поскольку каталитические реакции возможны в основном только при температуре свыше 300°C, и, чем ближе нейтрализатор расположен к двигателю, тем быстрее он прогреется и приступит к работе. А вот без катализатора полное преобразование СО и СН возможно лишь при 700-850°С, да и то, если есть в избытке кислорода, а нейтрализация NOx невозможна в принципе.


НЕИСПРАВНОСТИ КАТАЛИТИЧЕСКОГО НЕЙТРАЛИЗАТОРА

Хотя обычно производители автомобилей не предусматривают регламента по замене катализатора, то есть, по умолчанию предполагают, что он рассчитан на весь период эксплуатации автомобиля, средний срок службы этих деталей – 100-150 тысяч км пробега. При этом катализаторы с керамическими сотами чаще всего выходят из строя раньше металлических.

Основные неисправности можно поделить на три группы:

1. Оплавление. Соты катколлектора спекаются, затрудняя проход выхлопных газов. Происходит при экстремальном повышении температуры газов, выше 900°С. Несмотря на то, что поначалу спекание охватывает не весь внутренний диаметр, проходимость катализатора снижается, что приводит к повышению в нем температуры и повреждению других сот по «принципу домино».
2. Разрушение керамики. Хрупкие керамические соты имеют свойство крошится, что чревато не только повреждением катализатора, но и попаданием осколков в рабочую камеру, что может привести к повреждению других узлов: например, турбины или даже поршневой группы, и, как следствие, к капремонту или замене двигателя. Особенно актуально, когда нейтрализатор установлен прямо на ГБЦ.
3. Засорение. Катализатор забивается продуктами неполного сгорания топлива и, в отдельных случаях, масла, что приводит к его непроходимости.
Понять, что нейтрализатор нуждается в замене, можно по таким признакам, как:
• снижение мощности двигателя;
• невозможность поднять обороты до отсечки даже без нагрузки;
• слишком ровный и слабый выхлоп;
• проблемы с пуском двигателя, как холодного, так и горячего;
• увеличение расхода топлива;
• грохот под днищем;
• неприятный запах из системы выпуска (сероводород, «тухлые яйца»).
Во всех этих случаях необходима незамедлительная замена каталитического нейтрализатора во избежание проблем с другими узлами двигателя.

ПРИЧИНЫ ВЫХОДА КАТАЛИЗАТОРА ИЗ СТРОЯ

К неисправностям каталитического нейтрализатора могут привести несколько факторов, вот основные из них:
1. Некачественное топливо. Чаще – бензин с низким октановым числом. ЭБУ в этом случае переводит двигатель на позднее зажигание, что вызывает догорание смеси на выпуске и повышение температуры выхлопных газов.
2. Пропуски зажигания. Недогоревшее топливо сгорает в нейтрализаторе.
3. Неправильный состав смеси. Эффект тот же, что и в предыдущем случае, но вызван он неисправностями датчиков или форсунок.
4. Механическое повреждение катализатора. Керамические соты не любят повышенных вибраций и ударов по корпусу нейтрализатора.
5. Термоудары. Резкое охлаждение катализатора водой из лужи или другой водной преграды может вызвать трещины на его корпусе.
6. Добавление присадок в топливо. Нежелательные присадки в бензин могут повысить температуру его сгорания.
7. Газ. Температура сгорания газа и его октановое число выше, что приводит к тому, что частично газ может догорать в катализаторе.
8. Конструкция двигателя. Как ни странно, иногда создатели конструктивно создают условия, способствующие быстрому разрушению катализатора – например, новые конструкции двигателей с минимальной токсичностью запрограммированы на быстрый прогрев. В холода ЭБУ переобогащает смесь, что приводит к ее догоранию в нейтрализаторе.

Чтобы избежать проблем с катализатором, необходимо следовать некоторым несложным рекомендациям:
• не крутить двигатель долгое время стартером, чтобы не перелить топливо;
• не запускать двигатель «с толкача»;
• не проверять работу цилиндров, отключая свечи зажигания.

Кроме того, следует помнить, что катализатор во время работы нагревается до очень больших температур, что может быть чревато возгоранием, и не заезжать для парковки на сухую траву, на деревянные помосты и в прочие подобные места.


ВАРИАНТЫ РЕМОНТА И ЗАМЕНЫ

Оригинальный каталитический нейтрализатор – довольно недешевый узел из-за применения в нем дорогостоящих материалов. Поэтому при выходе его из строя некоторые владельцы автомобилей рассматривают альтернативные варианты ремонта, вплоть до удаления катализатора из выхлопной системы. Наиболее распространенные варианты:
1. Выбивание сот. Система выпуска разбирается таким образом, чтобы иметь доступ к внутренностям катализатора, после чего керамические соты выколачиваются длинным металлическим предметом (например, ломиком), а их остатки удаляются. Недостатками такого ремонта являются ошибки check engine, которые устраняются перепрошивкой ЭБУ или установкой «обманок»: механических, закрывающих кислородные датчики, или электронных, посылающих в блок «правильные» импульсы. Кроме того, неизбежно снижается экологический класс автомобиля, что может вызвать проблемы с прохождением техосмотра. Нередки случаи повышения громкости выхлопа до дискомфортного уровня, а также локальных перегревов в районе катализатора.
2. Установка пламегасителя. Неисправный катализатор удаляется, а на его место устанавливается деталь, похожая на еще один резонатор. Пламегаситель (он же «стронгер»), как правило, представляет собой цилиндр с двухслойным корпусом и сложной (чаще Х-образной) внутренней структурой. Стронгер также, как и штатный катализатор, уменьшает шум от работы двигателя, замедляет и частично охлаждает выхлопные газы, но не нейтрализует их. Поэтому установка пламегасителя влечет за собой ровно те же проблемы с экологией и электроникой, что и в предыдущем случае.
3. Универсальный катализатор. Из всех способов сэкономить при замене «каталика», установка неоригинальной детали единственная не переходит «границ добра и зла» и, в принципе, рекомендуется к использованию. В этом случае нет необходимости вмешиваться в программное обеспечение двигателя, да и с экологическими нормами чаще всего проблем не возникает. Главный минус эрзац-катализаторов – их низкий, по сравнению с оригиналом ресурс, редко достигающий показателей более 60 000 – 80 000 км.
Самостоятельно провести работы по замене каталитического нейтрализатора – как на оригинальную деталь, так и на альтернативные варианты – довольно сложно, а вмешательство в прошивку ЭБУ без достаточного опыта и квалификации и вовсе не рекомендуется. Поэтому в случаях проблем с катализатором, как и с другими системами автомобиля, обращайтесь к профессионалам – например, на любую из СТО сети умных автосервисов Wilgood.

как заработать на старом катализаторе

В современном автомобиле кроется немало интересного. Оказывается, в нем есть даже благородные металлы – и на этом факте может неплохо заработать сам автовладелец.

Не все знают, что так называемый катализатор выхлопной системы – а точнее каталитический нейтрализатор отработавших газов – содержит в себе драгоценные металлы платиновой группы. В первую очередь это собственно платина, а также благородные металлы палладий и родий.

В корпусе катализатора скрывается пористая керамическая или металлическая начинка, на которую и напылен тот или иной благородный металл.

Поэтому после выхода автомобильного катализатора из строя – а это обычно случается после 150 – 200 тыс км пробега – его можно не выбрасывать на помойку, а сдавать в специальные перерабатывающие предприятия. Которые умеют извлекать благородный металл для передачи его на переработку для повторного использования.

Читайте также: Расходы на электромобиль и бензиновый: какой выгоднее

Главный нюанс этой процедуры в том, что платина или металлы-платиноиды находятся в катализаторе в виде тончайшего слоя, напыленного на пористые керамические соты. Собственно, устройство нейтрализатора так и задумано – чтобы поверхность контакта выхлопных газов с металлом-катализатором была как можно обширнее. Поэтому собрать распыленную платину с 20 тысяч квадратных метров внутренней поверхности сот не так уж и просто. Для этого приходится «ополаскивать» керамику кислотами, нагревать, гальванизировать, дробить… Но это, собственно говоря, проблемы не автомобилиста, а других людей.

Оптовые партии катализаторов переработчики берут по более высокой, договорной цене.

Для нас куда интереснее вопрос – как определяется цена, по которой принимается катализатор, который отработал свое? Чтобы определить количество платиноидов, используется РФ-спектрометр, он же – рентгенофлуоресцентный анализатор. Но прежде всего нужно распилить корпус, вытащить керамический наполнитель и измельчить его. Затем, соотнеся данные спектрометра и массу перемолотой начинки, приемщик определяет цену.

Средняя цена катализатора, который отработал свое, от 500 до нескольких тысяч гривен, и получить их можно, что называется, не сходя с места – просто сдав ненужную запчасть в пункте приема. Интересно, что приемщики при оценке учитывают текущие котировки драгоценных металлов на мировых биржах – во всяком случае, так они заявляют. А цифра эта относительно платины может испытывать значительные колебания, например: в зависимости от ситуации одна унция этого металла в различные периоды может стоить и несколько сот долларов, и полторы тысячи долларов.

Содержание драгоценных металлов в катализаторе определяют с помощью спектрометра. Он, кстати, умеет отличать металлы-заменители платины.

Для понимания: содержание чистой платины или других платиноидов составляет десятые и сотые доли процента от общей массы начинки катализатора.

Рекомендация Авто24

Принимая во внимание, сколько стоит новый катализатор, который придется покупать на замену вышедшего из строя, сдать старый на переработку будет максимально рациональным шагом. И даже если вы не хотите покупать новый «кат» и собираетесь заменить его обманкой, все равно стоит задуматься над утилизацией – как ни крути, цена стоит времени, потраченного на сдачу драгоценной вторсырья.

Читайте также: Как сделать электромобиль своими руками за несколько сотен долларов

Зачем в США и Британии воруют каталитические конвертеры с автомобилей

Цены на палладий выросли более чем на 50% за последние полгода из-за его дефицита. Благодаря этому металл, используемый в автомобильной промышленности для уменьшения вредных выбросов бензиновых двигателей, в январе впервые с 2002 г. стал стоить дороже золота. Это спровоцировало массовые случаи краж каталитических конвертеров в США и Великобритании, пишет The Wall Street Journal.

На рынке палладия уже давно наблюдается дефицит предложения, и многие эксперты прогнозируют, что он сохранится в ближайшие годы. Это связано с ростом спроса на металл из-за ужесточения экологических требований к автомобилям, особенно после ухудшения репутации дизельных машин после скандала с Volkswagen.

По прогнозам «Норникеля», крупнейшего в мире производителя палладия, дефицит металла на рынке сохранится до 2025 г., а в этом году он достигнет 1,4 млн унций.

В понедельник на Нью-Йоркской товарной бирже мартовский фьючерс на палладий стоил около $1367 за тройскую унцию (почти $44 за 1 г), за унцию золота давали $1309. Между тем с 2002 г. золото было дороже палладия, но в середине января они поменялись местами, а цена палладия даже превысила $1400. Физический дефицит палладия сохранится в краткосрочной и среднесрочной перспективе, даже если производители катализаторов начнут заменять палладий более дешевой платиной, поэтому его цена, «вероятно, продолжит бить рекорды… и может протестировать уровни выше $1500 за унцию», писали в конце января в отчете аналитики «Атона».

Украсть катализатор относительно легко – с этим можно справиться за несколько минут, а на YouTube есть обучающие видео, пишет WSJ. Воры довели этот процесс до совершенства, утверждает полиция Чикаго. По словам ее представителя Говарда Людвига, обычно этим посреди ночи занимается группа грабителей, которая подъезжает на автомобиле, отпиливает у стоящей на парковке машины катализатор с помощью поршневой пилы и тут же уезжает. «За одну ночь они работают в нескольких кварталах. Как минимум один ждет за рулем, а другой работает под автомобилем», – говорит Людвиг.

Выследить грабителей трудно, поскольку они сдают катализаторы на металлолом в тех штатах, где не нужно предъявлять документы. Обычно они получают за один катализатор от $150 до $200. «Продают они не автозапчасти, а именно металл», – утверждает лейтенант Чак Нейгл из Алабамы.

Точной статистики по кражам автомобильных катализаторов нет, отмечает WSJ. Однако полиция Лондона сообщила об учащении таких преступлений еще в сентябре прошлого года (с минимумов в начале 2016 г., когда палладий стоил менее $500 за унцию, он подорожал до $1100 в январе 2018 г., а после продлившейся до августа коррекции начался новый стремительный взлет цены). Причем в британской столице бывали случаи, когда грабители снимали катализаторы даже с гибридных автомобилей Toyota Prius, хотя, по данным компании European Metal Recycling, из катализаторов этих моделей можно извлечь лишь около 2 г палладия, а сами катализаторы можно продать примерно за $450.

Как работают каталитические нейтрализаторы | HowStuffWorks

В химии катализатор — это вещество, которое вызывает или ускоряет химическую реакцию, не затрагивая себя. Катализаторы участвуют в реакциях, но не являются ни реагентами, ни продуктами реакции, которую они катализируют. В организме человека ферменты являются естественными катализаторами, ответственными за многие важные биохимические реакции [источник: Chemicool].

В каталитическом нейтрализаторе работают два различных типа катализатора: катализатор восстановления и катализатор окисления .Оба типа состоят из керамической структуры, покрытой металлическим катализатором, обычно платиной, родием и / или палладием. Идея состоит в том, чтобы создать структуру, которая подвергает максимальную площадь поверхности катализатора потоку выхлопных газов, а также сводит к минимуму необходимое количество катализатора, поскольку материалы чрезвычайно дороги. Некоторые из новейших переработчиков даже начали использовать золото, смешанное с более традиционными катализаторами. Золото дешевле, чем другие материалы, и может увеличивать окисление — химическую реакцию, уменьшающую количество загрязняющих веществ, — до 40 процентов [источник: Kanellos].

Большинство современных автомобилей оборудовано трехкомпонентными каталитическими нейтрализаторами . Это относится к трем регулируемым выбросам, которые он помогает снизить.

Катализатор восстановления — первая ступень каталитического нейтрализатора. В нем используются платина и родий, чтобы уменьшить выбросы NOx. Когда молекула NO или NO2 контактирует с катализатором, катализатор вырывает атом азота из молекулы и удерживает его, высвобождая кислород в форме O2. Атомы азота связываются с другими атомами азота, которые также прилипают к катализатору, образуя N2.Например:

2NO => N2 + O2 или 2NO2 => N2 + 2O2

2NO => N 2 + O 2 или 2NO

83 2 => N 2 + 2O 2

Катализатор окисления является второй ступенью каталитического нейтрализатора. Он уменьшает количество несгоревших углеводородов и окиси углерода, сжигая (окисляя) их над платиновым и палладиевым катализатором.Этот катализатор способствует реакции CO и углеводородов с оставшимся кислородом в выхлопных газах. Например:

2CO + O 2 => 2CO 2

В каталитических нейтрализаторах используются два основных типа структур — сот и керамические шарики . В большинстве автомобилей сегодня используется сотовая структура.

В следующем разделе мы рассмотрим третий этап процесса конверсии и то, как получить максимальную отдачу от каталитического нейтрализатора.

Каталитический нейтрализатор — обзор

2.5.2 Современные низкосортные схемы

Наличие в больших количествах автомобильных каталитических нейтрализаторов (автокотов) привело к развитию технологий плавки, основанных на улавливании железа и меди (Mishra and Reddy , 1987; Hoffmann, 1988). Энгельхард разработал пирометаллургические и гидрометаллургические технологии для концентрирования и очистки различных материалов, содержащих низкие содержания драгоценных металлов, включая золото (Benson et al., 2000). Это отход от типичных плавильных печей с автокатастрофой, где золото не рассматривается как сырье для печи.

Плавильный завод представляет собой установку с угольной дугой под флюсом мощностью 2,5 МВА с трехэлектродным кольцом (АС) и работает как печь сопротивления шлака. Плотность мощности этой специализированной печи относительно высока и составляет 320 кВт / м. 2 для подачи высокоглиноземистого сырья. Печь футерована огнеупором и охлаждается тремя водоохлаждаемыми медными пластинами для разработки футеровки замораживания.Операция полунепрерывная; выпуск шлака производится каждые 3 часа через водоохлаждаемый шлакобетон, а выпуск сплава производится один раз в день через выпускное отверстие в глиноземном блоке. Брызговик используется для открытия и закрытия летки из сплава, а летка для шлака открывается и закрывается вручную.

Поток отходящего газа проходит через термический окислитель для окисления CO до CO 2 , смешивается с охлаждающим воздухом и фильтруется с использованием статического мешка для первичной очистки. Затем отходящий газ очищается щелочью и проходит через электрофильтр перед окончательным выбросом в атмосферу.

Для плавки доступно довольно большое количество разнообразных материалов, в том числе остатки нефтепереработки, образующиеся во внутренних контурах гидрометаллургической переработки; автокатализаторы (также обозначаемые как autocats ) от внутреннего производства и сторонних поставщиков, а также отработанные катализаторы от химической промышленности. Остатки нефтепереработки представляют собой нерастворимые материалы, обычно остатки выщелачивания, содержащие значительное содержание МПГ, включая золото и серебро вместе со значительными количествами натрия и хлорида.

При производстве Autocat образуется значительный объем отходов с небольшим, но значительным содержанием МПГ. Эти керамические подложки представляют собой алюмосиликаты с высокой температурой плавления, а именно кордиерит [Mg 2 Al 4 Si 5 O 18 ] и муллит [Al 6 Si 2 O 13 ], с различными количества глинозема. Автокоты после продажи значительно различаются по содержанию МПГ, с загрязнителями, которые включают железо, никель, хром, свинец, фосфор, цинк и редкоземельные металлы, такие как CeO 2 .

Отработанные катализаторы представляют собой тугоплавкие материалы с широким спектром составов, от оксида алюминия, алюмосиликатов, цеолитов и силикатов до карбидов кремния. Содержание металлов колеблется от 0,1% до 5% МПГ, а составы варьируются от отдельных МПГ (Pt на Al 2 O 3 ) до отдельных МПГ плюс основной металл (Pt / Fe на Al 2 O 3 ). к смешанным МПГ (Au / Pd на Al 2 O 3 ). Эти материалы обычно имеют относительно небольшое содержание МПГ и большую площадь поверхности и плохо реагируют на выщелачивание из-за значительной потери МПГ, происходящей при повторной абсорбции.

Более традиционные очистители также добавляются в цикл плавки и включают в себя очистители для ювелиров, которые обычно содержат менее 0,1% золота, а также полировальные румяна, которые представляют собой смеси тугоплавких абразивных материалов, таких как оксиды железа, корунд [Al 6 Si 2 O 13 ] и оксид алюминия [Al 2 O 3 ]. Плавка таких сложных смесей требует хорошего химического анализа для расчета добавок извести и других флюсов для образования жидких шлаков в диапазоне 1500–1600 ° C.Для этого при компаундировании плавильных смесей делается ссылка на тройные фазовые диаграммы для CaO – Al 2 O 3 –SiO 2 и CaO – FeO – SiO 2 .

Механизм сбора, по сути, использует карботермическую реакцию между гематитом и углеродом с образованием мелкодисперсных частиц железа, которые действуют как коллектор. Условия плавления считаются окислительными, при которых большая часть железа выводится в шлак в виде FeO, но некоторая часть оксида железа восстанавливается до металла, образуя плотную мелкодисперсную металлическую фазу.Мелкодисперсный коллектор железа проходит через расплавленный шлак, сталкиваясь с золотом и МПГ, и при достижении критического размера частиц гравитационные силы заставляют частицы оседать на поде.

Основные карботермические реакции резюмируются следующим образом:

(47,1) Fe2O3 + C → 2FeO + CO (г)

(47,2) FeO + C → Fe + CO (г)

Оксид железа не единственный источник коллекционного металла. При температуре 1600 ° C большинство оксидов металлов восстанавливается до металла, что приводит к дополнительному выпадению металла, что снижает содержание МПГ в сплаве.Это особенно верно в присутствии SiO 2 , где восстановление до кремния термодинамически выгодно при температурах выше 1600 ° C. Восстановление приводит к образованию в сплаве ферросилиция, что нежелательно с гидрометаллургической точки зрения. Образованный сплав имеет плотность 7–8 г / см 3 и значительно плотнее, чем шлак, который обычно составляет 2–4 г / см 3 . Содержание МПГ в получаемом сплаве обычно находится в диапазоне 10–15%.

Коэффициенты распределения D x интересующих металлов между фазой сплава и шлака приведены в Таблице 47.3.

Таблица 47.3. Коэффициенты распределения МПГ при типичных условиях плавки

9018 Pt 9018 6
Элемент D x
Au 130
9018 Pt 9018
Rh 230

D x (% (м / м) металла X) сплав / (% (м / м) металла X) шлак .

На рис. 47.3 показана типовая схема концентрирования МПГ из глинозема и алюмосиликатного сырья в плавильных и гидрометаллургических установках.

Рисунок 47.3. Типовая технологическая схема каталитических нейтрализаторов плавки и выщелачивания.

Что такое каталитический нейтрализатор?

Для чего нужен каталитический нейтрализатор?

Когда бензин горит внутри двигателя, расширяющиеся газы от сгорания толкают поршни, чтобы вращать коленчатый вал. Эти ящики полны токсичных молекул, которые могут нанести ущерб окружающей среде.

Каталитический нейтрализатор улавливает токсичные химические вещества, производимые вашим автомобилем, и снижает их вред за счет ряда реакций. В результате этих химических реакций побочные продукты превращаются в диоксид углерода и воду, которые можно немедленно высвободить.

Где каталитический нейтрализатор?

Многие новые автомобили имеют каталитический нейтрализатор рядом с двигателем; в старых моделях они были помещены дальше в выхлопную систему.

Как химические реакции работают в двигателе вашего автомобиля?

Внутри каталитического нейтрализатора происходит химическая реакция.Газы проходят через керамический диск, покрытый катализатором. Этот катализатор представляет собой вещество, которое запускает определенную реакцию по сокращению вредных выбросов.

Большинство конвертеров имеют два разных катализатора, которые работают для разных результатов.

  1. В процессе окисления оксиды азота разлагаются на более мелкие соединения — азот и кислород.
  2. Другой занимается сокращением выбросов. Окись углерода распадается на двуокись углерода, а оставшиеся углеводороды восстанавливаются до двуокиси углерода и воды.

После того, как более крупные соединения были разделены на более простые, выхлопные газы покидают автомобиль через выхлопную трубу.

Каталитический нейтрализатор нуждается в длительном обслуживании?

Нет, каталитические нейтрализаторы не требуют обслуживания. Когда один или несколько компонентов двигателя выходят из строя; например, топливная форсунка, которая «обливается огнем» (не распыляет топливо должным образом), может потребоваться, чтобы механик осмотрел и устранил проблему, и, возможно, придется проверить преобразователь.

Многие места в США требуют проверки на выбросы при регистрации автомобиля.Однако Хьюстон к их числу не относится. Поэтому часто водители не думают о своем каталитическом нейтрализаторе до тех пор, пока он не перестанет работать или не издает шум (стук или «струйный» звук).

Если вас беспокоит работа преобразователя частоты вашего автомобиля, вы всегда можете попросить провести тест на выбросы выхлопных газов в следующий раз, когда отправите свой автомобиль на сервисное обслуживание.

Большинство каталитических нейтрализаторов прослужат не менее десяти лет, прежде чем возникнут какие-либо проблемы. Давайте посмотрим на возможные проблемы, чтобы вы знали, как обслуживать выхлопную систему вашего автомобиля.

1. Загрязняющие вещества

Загрязняющие вещества, такие как антифриз или этилированный газ (который редко встречается в США), могут нанести ущерб вашему каталитическому нейтрализатору. Охлаждающая жидкость становится угрозой при возникновении проблем с двигателем. Итак, не забывайте следить за техническим обслуживанием двигателя.

Как только загрязнитель попадает в каталитический нейтрализатор, его компонент может забиться. Когда это происходит, выхлопные газы не могут выходить из автомобиля должным образом и в конечном итоге ограничивают выхлопную систему; тем самым вызывая снижение мощности.Вы заметите проблему, потому что ваш двигатель будет медленным или неохотно запускаться.

2. Обломки

Каталитический нейтрализатор расположен в нижней части автомобиля, поэтому он подвержен повреждениям. Преодоление крупного мусора или движение по неровной дороге могут помочь. Будьте осторожны за рулем!

3. Кража

Это прискорбно, но это правда. Каталитические преобразователи сделаны из металла, а некоторые содержат дорогие, такие как палладий, платина и родий.

Если вы заметили что-либо из перечисленного ниже, у вас может быть проблема с каталитическим нейтрализатором вашего автомобиля.

  • Низкая производительность
  • Медленное или замедленное ускорение
  • Почерневший дым от выхлопных газов
  • Запах серы / тухлых яиц
  • Необычно высокие температуры под автомобилем

Не забывайте регулярно проводить техническое обслуживание автомобиля. Когда двигатель вашего автомобиля или другие важные детали начинают испытывать проблемы, остальная часть автомобиля последует за ними. Внимательное отношение к осмотрам вашего автомобиля гарантирует, что все компоненты автомобиля работают в полную силу.

Все, что вам нужно знать о каталитическом нейтрализаторе

В середине 1960-х автотранспортные средства были источником более 60 процентов загрязнения в США

Для решения этой проблемы и многих других видов загрязнения Агентство по охране окружающей среды (EPA) вмешалось и приняло несколько законов, в том числе Закон о чистом воздухе 1970 года и позже, поправку, призывающую американскую автомобильную промышленность значительно сократить выбросы транспортных средств. .

Несмотря на то, что в то время существовало множество законов, а также правила и нормы, которые развивались в последующие десятилетия, автомобили, оснащенные каталитическим нейтрализатором, начали выпускаться в 1975 году.

С тех пор выбросы от автомобилей сократились почти на 75 процентов. Вот почему так важно приехать к нам в Mountain View Automotive в Торнтоне, если когда-либо возникнут проблемы с этим жизненно важным компонентом.

За счет надлежащего ухода за каталитическим нейтрализатором вы получите более управляемый автомобиль и поможете нам защитить окружающую среду.

Что такое каталитический нейтрализатор?

Каталитический нейтрализатор — это устройство, используемое для уменьшения загрязнения от двигателя внутреннего сгорания. Каталитические нейтрализаторы, входящие в состав выхлопной системы, установлены практически в каждом двигателе — от обычных легковых и грузовых автомобилей до вилочных погрузчиков, горнодобывающего оборудования, фургонов, автобусов и поездов.

Этот важный компонент обеспечивает химическую реакцию, при которой несгоревшие углеводороды более полно сгорают, а не выбрасываются в окружающую среду. По сути, каталитический нейтрализатор преобразует токсичные загрязнители, такие как окись углерода, в менее вредные выбросы, такие как двуокись углерода и вода.

Как мы уже говорили, в автомобилях изначально не было каталитических нейтрализаторов, а выхлопные газы в свое время часто создавали туман. Как только проблема стала настолько серьезной, что EPA вмешалось с новыми законами и строгими правилами, этот компонент был создан для борьбы с тремя вредными соединениями, в том числе:

  • Углеводороды: Углеводород — это органическое соединение, состоящее только из углерода и водорода. В автомобиле он выпускается в виде несгоревшего бензина. Углеводороды производят смог.
  • Окись углерода: Окись углерода образуется при сгорании бензина и является ядом для всех видов, дышащих воздухом, включая людей!
  • Оксиды азота: они образуются, когда тепло в двигателе автомобиля заставляет азот в воздухе соединяться с кислородом.Окислы азота приводят к образованию смога и кислотных дождей.

Как работает ваш каталитический нейтрализатор

Чтобы понять, что такое каталитический нейтрализатор, нужно время, потому что это довольно сложная система. В каталитическом нейтрализаторе «катализатор» в виде платины и палладия нанесен на керамические соты или керамические шарики, которые заключены в глушитель, прикрепленный к выхлопной трубе.

Затем преобразует окись углерода в двуокись углерода. Он превращает углеводороды в диоксид углерода и воду.Он также преобразует оксиды азота обратно в азот и кислород. Без каталитического нейтрализатора ваш автомобиль будет производить чрезмерные выбросы и испытывать проблемы с прохождением испытаний на выбросы в Колорадо.

Признаки проблем с каталитическим нейтрализатором

Каталитический нейтрализатор когда-то располагался рядом с двигателем, поскольку для его работы требуется большое количество тепла. Это вызвало проблему, называемую паровой пробкой, которая превращала автомобильное топливо из жидкости в газ. Ничего хорошего. Он также производил неприятный запах выхлопных газов в результате химической реакции в конвертере, включающей серу.

Если каталитический нейтрализатор выполняет свою работу, вы, вероятно, этого даже не заметите. Но неисправный каталитический нейтрализатор может вызвать несколько симптомов, которые могут предупредить вас о том, что вам может потребоваться обслуживание. Вот некоторые из них:

Плохая работа двигателя

Если ваш двигатель не работает нормально, возможно, у вас неисправный каталитический нейтрализатор. Если он забит, он может ограничить поток выхлопных газов, что приведет к рывкам автомобиля или неправильной реакции при попытке ускориться. Треснувший будет протекать.И то, и другое может повлиять на работу двигателя и экономию топлива. Ваш двигатель может дать сбой в зажигании и вызвать перегрев этой детали.

Дребезжащий шум

Сильный дребезжащий звук может указывать на проблему. Когда каталитический нейтрализатор повреждается изнутри из-за чрезмерно богатой топливной смеси, сотовые элементы с покрытием внутри нейтрализатора часто разрушаются или разламываются. Это может вызвать дребезжание. При трогании с места дребезжание обычно сильнее и заметнее.

Проверьте свет двигателя

Иногда проблема с каталитическим нейтрализатором приводит к срабатыванию контрольной лампы двигателя.Датчики кислородного и воздушно-топливного состава контролируют эффективность каталитического нейтрализатора по уровню газа в выхлопных газах. Если он обнаруживает, что каталитический нейтрализатор не работает должным образом, он включает контрольную лампу двигателя.

Конечно, индикатор проверки двигателя может означать и другие вещи. Если вы привозите свой автомобиль в Mountain View Automotive, мы можем помочь вам выяснить, в чем проблема, и предоставить любой необходимый ремонт, включая замену каталитического нейтрализатора, если это необходимо.

Кража каталитических нейтрализаторов

Ваш каталитический нейтрализатор может стать целью воров. Вы не поверите, но люди воруют каталитические нейтрализаторы из-за содержащихся в них металлов, таких как платина, палладий, родий и золото. Иногда воры вырезают выхлоп, чтобы снять преобразователь. Вы не только потеряете каталитический нейтрализатор, но также можете повредить топливопровод и электрические линии.

Неудачный тест на выбросы

Хотя непрохождение может быть связано с другими компонентами вашей выхлопной системы, у вас действительно может быть проблема с каталитическим нейтрализатором.Если в него попало масло или антифриз или произошел какой-либо сбой, загрязняющие вещества не будут рассеиваться должным образом. Это обязательно проявится во время тестирования.

Если вы заметили плохую экономию топлива, неприятный запах выхлопа, слабое ускорение или дребезжащий звук, это может быть проблема с каталитическим нейтрализатором. Итак, принесите его в Mountain View Automotive в Торнтоне. Наши автомобильные специалисты потратили годы на изучение каталитического нейтрализатора внутри и снаружи. Мы можем провести полную диагностику, точно определить, что может пойти не так, и быстро решить эту проблему.

Не стесняйтесь зайти в магазин в Торнтоне или позвонить нам, чтобы назначить встречу.

Каталитический нейтрализатор (поперечное сечение) — Материалы — Библиотека материалов

Многие из газов, выделяемых автомобилями в результате сгорания бензина, токсичны для человека и вредны для окружающей среды, включая оксиды азота, монооксид углерода и углеводороды. Эти газы образуются из-за наличия достаточного количества кислорода для полного окисления углеродного топлива в этих двигателях до диоксида углерода и воды.Поэтому мы изобрели такие технологии, как каталитический нейтрализатор, чтобы уменьшить воздействие этих вредных газов. Каталитические преобразователи используются в выхлопных системах транспортных средств, чтобы обеспечить место для окисления и восстановления около 98% этих токсичных побочных продуктов до менее опасных веществ, таких как диоксид углерода, водяной пар и газообразный азот.

Каталитические нейтрализаторы были изобретены французским инженером в США в 1950-х годах. Его изобретение основывалось на металлическом корпусе, который имел покрытие из платины внутри, чтобы ускорить (катализировать) окисление выхлопных газов автомобилей.Тем не менее, использование этилированного бензина изначально ограничило его изобретение, поскольку свинец в бензине покрыл внутреннюю часть преобразователя и предотвращал попадание выхлопных газов на катализатор. Когда в 1970-х Агентство по охране окружающей среды США ввело более строгие правила в отношении токсичных выбросов, это привело к удалению свинца из бензина в Штатах и ​​обязательному использованию каталитических нейтрализаторов в двигателях автомобилей. Великобритания и ЕС не спешили вносить изменения: каталитические преобразователи не стали законодательным требованием в Великобритании до 1990-х годов, а использование этилированного бензина не прекращалось до 2000 года.

Современные каталитические нейтрализаторы представляют собой керамические сотовые конструкции, покрытые драгоценными металлами, такими как платина, палладий и родий. Из-за того, что каталитические преобразователи покрыты драгоценными металлами, а также из-за резкого роста цен на эти металлы в последнее время они все чаще становятся объектами краж, поскольку их стоимость составляет сотни фунтов, и к ним легко получить доступ.

Хотя каталитические преобразователи решают одну проблему, исследователи предположили, что они также ответственны за более высокие уровни металлов платиновой группы в окружающей среде в атмосфере, почве, поверхностных водах и даже антарктическом льду в результате нано- и микрочастиц покрытий, которые выделяются с выхлопными газами.

Innovation также использует меньше платины, дорогостоящий компонент каталитических нейтрализаторов — ScienceDaily

По мере того, как автомобили становятся более экономичными, меньше тепла расходуется в выхлопных газах, что затрудняет очистку выделяемых загрязняющих веществ. Исследователи из Университета Нью-Мексико (UNM) и Университета штата Вашингтон создали катализатор, способный уменьшать количество загрязняющих веществ при более низких температурах, ожидаемых в современных двигателях.

Их работа, опубликованная на этой неделе в журнале Science , представляет новый способ создания более мощного катализатора при использовании меньшего количества платины, самого дорогого компонента катализаторов, снижающих выбросы.

Катализаторы

являются неотъемлемой частью дизельных и бензиновых двигателей с середины 1970-х годов, так как федеральные постановления призывали к снижению содержания монооксида углерода, углеводородов и оксидов азота. Каталитические нейтрализаторы преобразуют загрязнители в доброкачественные газы, такие как азот, диоксид углерода и воду.

Исследователи из Университета Нью-Мексико, WSU и PNNL разработали лучший катализатор для каталитических преобразователей, которые заменяют загрязнители транспортных средств на относительно безвредные формы азота, двуокиси углерода и воды.Исследователи решили непростую задачу — разработать катализатор, способный выдерживать температуру выхлопных газов двигателя почти до 750 градусов по Цельсию (около 1500 градусов по Фаренгейту), возникающую при высоких нагрузках на двигатель. Тем не менее, катализатор все равно должен работать, когда двигатель запускается холодным, и должен очищать выхлоп до достижения 150 градусов по Цельсию, что более чем на 100 градусов по Цельсию меньше, чем в современных системах.

«Более низкие рабочие температуры во время холодного запуска обусловлены повышением эффективности использования топлива в усовершенствованных двигателях внутреннего сгорания, что оставляет меньше энергии в выхлопной трубе», — сказал Абхая Датье, выдающийся профессор кафедры химической и биологической инженерии UNM и соавтор исследования. .

Недавние открытия стали результатом сотрудничества исследовательских групп под руководством Йонга Ванга, занимающего совместную должность в Университете штата Вашингтон, Джина, школы химической инженерии и биоинженерии Линды Войланд и Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории, а также группы катализа Дати в Нью-Мексико. .

Работа основана на исследовании, опубликованном в прошлом году в журнале Science , в котором группы Ванга и Дати нашли новый способ улавливать и стабилизировать отдельные атомы платины на поверхности оксида церия, обычно используемого компонента в катализаторах контроля выбросов.Так называемый одноатомный катализатор использует платину более эффективно, оставаясь стабильным при высоких температурах. Платина обычно торгуется по ценам, близким к золоту или даже превышающим его.

В своей последней статье исследователи обрабатывали катализатор паром при температуре 750 градусов по Цельсию, почти 1400 градусов по Фаренгейту. Это сделало уже стабильный катализатор очень активным при низких температурах холодного пуска.

«Мы смогли решить проблемы, связанные как с устойчивостью к высоким температурам, так и с низкотемпературной активностью», — сказал Ван.

История Источник:

Материалы предоставлены Университетом Нью-Мексико . Оригинал написан Эриком Соренсеном. Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

Извлечение, а затем индивидуальное отделение платины, палладия и родия из каталитических преобразователей отработавших автомобилей с использованием гидрометаллургической техники с последующими методами последовательного осаждения

Извлечение МПГ (особенно родия, платины и палладия) из различных отработанных промышленных продуктов (например, каталитических нейтрализаторов) считается важной задачей, поскольку они редко встречаются в природе и обладают высокой экономической ценностью.В этой работе соты автомобильного каталитического нейтрализатора в первую очередь обрабатывались дроблением, измельчением и последующей обработкой в ​​атмосфере водорода. Для разработки экономичного и экологически чистого метода извлечения изучаемых МПГ различные экспериментальные условия изменения соотношения HCl / H 2 O 2 (в виде выщелачивающего раствора), температуры и времени контакта были изучены с помощью серийных экспериментов. получить оптимальные условия выщелачивания. Использование 0,8 об.% H 2 O 2 и 9.Смесь 0 M HCl при 60 ° C в течение 2,5 часов во время процесса выщелачивания можно рассматривать как наилучшие условия, которые необходимо соблюдать для экономии химикатов, энергии и времени (около 86%, 96% и 98% относительной влажности , Pt и Pd соответственно). Отдельное разделение ионов МПГ друг от друга с использованием метода осаждения из их щелока от выщелачивания было выполнено, при этом значения чистоты в% 99,5, 99,3 и 95,5 были получены для Pt, Pd и Rh соответственно.

1. Введение

Чтобы снизить выбросы оксидов азота, углеводородов и оксида углерода (они считаются вредными газами), производимые двигателями различных транспортных средств, все автомобили, произведенные с 1993 года, должны быть оснащены каталитические преобразователи.Каталитический нейтрализатор содержит драгоценные металлы (в качестве активных компонентов), такие как палладий, платина и родий (называемые МПГ), для преобразования вредных газов, выбрасываемых из двигателей транспортных средств, в относительно безвредные за счет снижения содержания оксидов азота (NO ). x ) в азот N 2 и окисление углеводородов и CO до CO 2 [1].

Каталитические нейтрализаторы состоят из блоков с сотовым каркасом, на большой поверхности которых присутствуют МПГ (поскольку сотовый каркас каждого блока увеличивает площадь контакта между блоком и выхлопными газами транспортного средства) [2].В процессе производства соли МПГ пропитывают поверхность сотового каркаса с помощью их растворов, а затем восстанавливают их до металлической формы [3]. В зависимости от производителя концентрации МПГ в приборе сильно различаются. В современных автомобильных каталитических нейтрализаторах концентрация Pt составляет от 300 до 1000 мкг г · г -1 ; для Pd диапазон концентраций от 200 до 800 мкг г · г −1 ; а для родия — от 50 до 120 мкм г · г -1 .Поэтому во всех случаях процент от общего содержания МПГ в образцах всегда должен быть меньше 0,1% [4].

Из-за производства МПГ в ограниченных количествах и их высокой стоимости существует растущий спрос на их извлечение из различных отработанных промышленных продуктов в качестве вторичного источника. Кроме того, с экологической точки зрения, таким процессом восстановления следует управлять правильно, чтобы избежать рисков для здоровья и окружающей среды [5, 6].

Отработанные каталитические нейтрализаторы являются хорошими кандидатами для выполнения такого требования.Было проведено несколько работ по извлечению МПГ из отработавших каталитических конвертеров с использованием различных металлургических и рафинировочных методов с использованием плавильных печей, предварительной обработки водородом и / или прямого выщелачивания МПГ [4, 7–9]. Было разработано несколько процессов выщелачивания, основанных на избирательном растворении сотового элемента, состоящего из МПГ, после его дробления и измельчения [10]. Одним из препятствий для процесса растворения является инертность МПГ. Поэтому в обычных кислотах они почти не растворяются.Вместо этого требуется смесь сильной кислоты (в основном HCl) и подходящего сильного окислителя (такого как азотная кислота, хлорат, гипохлорит, хлорная кислота, бромированные, нитратные и ионы двухвалентной меди) в относительно больших количествах для растворения МПГ во время длительный период времени, исчисляемый часами [11–13].

Поскольку процессы выщелачивания обычно выполняются с использованием сильных окислителей, их потенциальное воздействие необходимо принимать во внимание с точки зрения охраны окружающей среды и безопасности.Использование соединений хлора требует особой осторожности из-за их отравляющего действия. Использование царской водки и других смесей HCl / HNO 3 приводит к выбросу паров азота из-за образования нескольких промежуточных и конечных компонентов, таких как NOCl, NO, NO 2 и HNO 2 , помимо образования Cl 2 , как упоминалось в другом месте. Использование ионов двухвалентной меди оставляет в щелоке от выщелачивания соединения меди, которые сами считаются загрязнителями, которые трудно отделять от выщелачиваемых МПГ [12, 14].Таким образом, эти факты заставляют задуматься об использовании эффективных и экологически чистых процессов выщелачивания.

В настоящем исследовании усилия были направлены на извлечение МПГ из переработанных отработанных каталитических нейтрализаторов (после предварительной обработки в атмосфере водорода) с использованием безвредных выщелачивающих смесей соляной кислоты и пероксида водорода в качестве окислителя (без выделения вредных газов или образования остаточных побочных продуктов). во время процесса). Различные экспериментальные условия изменения соотношения HCl / H 2 O 2 , температуры и времени контакта были изучены для процессов выщелачивания, чтобы получить оптимальные условия выщелачивания.Другие эксперименты были проведены для индивидуального отделения МПГ друг от друга в выщелачивающем растворе с использованием метода осаждения.

2. Экспериментальная
2.1. Химические вещества и материалы

Реагенты, использованные в экспериментах (растворы 36% HCl (12 M) и 30% H 2 O 2 (мас. / Мас.)), Были продуктами Sigma-Aldrich и использовались в полученном виде. Все остальные химические вещества были закуплены у Prolabo и Merck и использовались в том виде, в каком они были получены. На протяжении всей экспериментальной работы использовалась бидистиллированная вода.Катализатор, используемый в этом исследовании, представляет собой сотовые опоры (найденные в отработанном трехкомпонентном бензиновом катализаторе, привезенном из компании по эксплуатации отслуживших свой срок автомобилей), которые образованы цилиндрическим корпусом, пересеченным множеством прямых каналов и покрытым промыть пальто, на котором расположены МПГ.

2.2. Приготовление порошка катализатора и предварительная обработка водородом

Сотовый блок измельчали, а затем измельчали ​​с помощью режущей мельницы (IKA MF10) до тех пор, пока размер порошка не достигал 0.3 мм. Полученный порошок хорошо перемешивали (чтобы сделать его более однородным, чтобы уменьшить вводящие в заблуждение результаты во время анализа), а затем хранили в эксикаторе, чтобы избежать побочных реакций. 1 грамм порошка используется в элементном анализе после разложения кислотной смесью (сначала HCl / HNO 3 = 3/1 (об. / Об.), А затем HF) в тефлоновом сосуде при относительном давлении 110 фунтов на квадратный дюйм, используя микроволновая печь.

Предварительная водородная обработка полученного порошка стабилизирует МПГ в их металлической форме, чтобы они легко растворялись в исследуемых выщелачивающих смесях [1].Соответственно, порошок обрабатывали постоянным потоком газообразного водорода (8% H 2 ) в течение 20 часов при 100 ° C.

2.3. Выщелачивание и экспериментальные методы

Различные экспериментальные условия отношения HCl / H 2 O 2 , время контакта и температура были изучены для процессов выщелачивания, чтобы получить оптимальные условия выщелачивания с помощью следующих периодических методов.

Для каждого эксперимента твердый порошок и рабочий раствор для выщелачивания (соотношение твердое вещество / раствор 1:20 мас. / Об. Соответственно) помещали в колбу на 250 мл.Колбу кондиционировали на вибромашере со скоростью 250 об / мин и погружали в масляную баню при рабочей температуре и pH на 3 часа (было проведено несколько предварительных экспериментов, чтобы сделать вывод, что время контакта в 3 часа было достаточным для эксперимента, чтобы достичь желаемой температуры. оптимальная выщелачивающая способность). В конце эксперимента концентрации выщелачиваемых ионов МПГ в растворе были рассчитаны количественно (после осветления небольшой части выщелачивающего раствора посредством центрифугирования) и сравнивались с содержанием МПГ в твердом порошке.Каждое измерение было в среднем в трех повторах.

Для наблюдения за влиянием времени контакта для эксперимента по выщелачиванию небольшие порции выщелачивающего раствора собирали на протяжении всего эксперимента с разными интервалами времени, а затем центрифугировали. Затем осветленные растворы отправляли на анализ для регистрации эффективности выщелачивания как функции времени контакта.

После применения оптимальных условий выщелачивания для серийного эксперимента, выщелачивающий раствор, содержащий ионы МПГ, был направлен на другую обработку, чтобы индивидуально отделить ионы МПГ друг от друга с использованием техники осаждения, как показано в следующем разделе.

2.4. Индивидуальное разделение ионов МПГ друг от друга с использованием метода осаждения

Этот метод основан на выборе подходящих осаждающих агентов, которые должны быть последовательно добавлены к ионам МПГ, находящимся в их предварительно обработанном выщелачивающем растворе, чтобы разделить их по отдельности как нерастворимые вещества, которые можно обрабатывать после фильтрации. чтобы получить их чистую металлическую форму, как показано в следующем разделе (Раздел 3.1.).

2,5. Инструменты

Элементный анализ, а также измерения концентрации выполнялись с использованием атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ICP-AES, Horiba Jobin-Yvon Ultima).

3. Результаты и обсуждение

Элементный анализ Pd, Pt и Rh в порошке приведен в таблице 1. Разница в показаниях для одного и того же металла при анализе может быть связана с неоднородностью образцов. Таким образом, во всех случаях процент от общего содержания МПГ в образцах оказался менее 0,1%, как указано в литературе [4].

2 9 Смесь порошка с различным составом во время серийного эксперимента дает выщелачивающий раствор красноватого цвета.Этот цвет считается основным доказательством наличия МПГ в порошке, что они образуют окрашенные хлорокомплексы, как показано в следующих уравнениях [11]:

Для изучения влияния изменения соотношения HCl / H 2 O 2 на эффективность выщелачивания 30% H 2 O 2 добавляли к 12 ° M HCl с соотношением до 2,4: 100 об / об, соответственно, и эффективность выщелачивания регистрировалась в ходе периодических экспериментов и показана на Рисунке 1 Очевидно, что при увеличении отношения H 2 O 2 / HCl до 0.8: 100 об. / Об., Эффективность выщелачивания резко возросла. Впоследствии значительного увеличения не наблюдалось. Пузырьки газа наблюдались после добавления H 2 O 2 к выщелачивающим растворам, которые рассматривались как первичное свидетельство образования активных частиц газообразного хлора (которые реагируют с МПГ с образованием своих хлорокомплексов в кислых растворах), как показано в следующем уравнении:


На основании фактов, перечисленных выше, следующие эксперименты были обусловлены удержанием 0.8 об.% H 2 O 2 в качестве постоянного отношения во время серии экспериментов, в которых концентрация HCl изменялась от 1 до 12 M с использованием дистиллированной воды. Полученные значения эффективности выщелачивания показаны на рисунке 2. Как показано на рисунке, эффективность растворения МПГ резко увеличивалась с увеличением концентрации HCl до достижения значения 9,0 М. После этого наблюдалось небольшое увеличение эффективности выщелачивания. Для всех экспериментов наблюдаемый порядок эффективности выщелачивания МПГ был Pd> Pt> Rh.При использовании 11,7 М HCl эффективность выщелачивания Pd, Pt и Rh составила 100, 96 и 88 соответственно.


На рисунке 3 показано влияние изменения температуры на эффективность выщелачивания МПГ из порошковых образцов при оптимальных условиях H 2 O 2 объемного соотношения и концентрации HCl (0,8 об.% H 2 O 2 и 9,0 М HCl). Температура варьировалась в широком диапазоне от 20 ° C до 80 ° C. Периодические эксперименты проводились с использованием хорошо закупоренных колб на 250 мл, чтобы избежать испарения жидкостей при высоких температурах, чтобы поддерживать постоянное соотношение твердое вещество / раствор для всех экспериментов.Полученные результаты показали, что при всех температурах эффективности выщелачивания следовали порядку Pd> Pt> Rh. Для кривых Pt и Pd эффективность выщелачивания значительно увеличивалась до достижения температуры 60 ° C. После этого не наблюдалось заметного увеличения значений КПД. Для кривой Rh эффективность выщелачивания постоянно увеличивалась до достижения температуры 60 ° C, после чего не наблюдалось значительного увеличения зарегистрированной эффективности.


Рисунок 4 иллюстрирует влияние времени контакта периодических экспериментов на эффективность выщелачивания МПГ из порошкового образца при оптимальных условиях H 2 O 2 объемного соотношения, концентрации HCl и температуры (0.8 об.% H 2 O 2 , 9,0 M HCl и 60 ° C). Процессы выщелачивания обладали высокой кинетикой. Pd и Pt достигли значений равновесного выщелачивания через 2 часа, в то время как Rh достиг этого значения через 2,5 часа. Время выщелачивания, превышающее указанное время установления равновесия, не влияло на растворение МПГ.


Сравнение между различными переменными, изученными во время экспериментов по выщелачиванию, представлено в таблице 2. С точки зрения экономического технико-экономического обоснования, основанного на лучших условиях, которые позволяют экономить химикаты, энергию и время, выборочное использование 0.8 об.% H 2 O 2 и смесь 9,0 M HCl в процессе выщелачивания при 60 ° C в течение времени контакта 2,5 часа, соответственно, могут считаться наилучшими условиями, которые необходимо соблюдать в процессе выщелачивания, так как примерно 86 %, 96% и 98% Rh, Pt и Pd были извлечены соответственно.

9018 251–277

Содержание ( μ г · г −1 )
Pt Pd Rh
391–419 112–126
Среднее 264 405 119

901 901 60 9018 8 60–80 .8 8

Изученные переменные Эффективность выщелачивания (%)
Темп. (° C) H 2 O 2 (об.%) [HCl] (M) Время (часы) Rh Pt Pd

0.2 11,92 3,0 48 53 67
60 0,3 11,88 3,0 61 67
78 3,0 71 76 87
60 0,5 11,80 3,0 80 89 93
8–2,4 11,68–11,36 3,0 88-89 96-97 100
60 0,8 1,00 3,0 20
60 0,8 2,00 3,0 38 47 69
60 0,8 3,00 3,0 52 63 0.8 5,00 3,0 64 76 85
60 0,8 6,00 3,0 73 83 60185 3,0 80 90 95
60 0,8 9,00–11,68 3,0 86–88 96 98–100 98–100 9,00 3,0 40 70 75
30 0,8 9,00 3,0 54 79 83 3,0 66 86 89
50 0,8 9,00 3,0 77 92 94
9,00 3,0 86–90 96 98-99
60 0,8 9,00 0,5 35 50 0,8 9,00 1,0 60 73 76
60 0,8 9,00 1,5 75 90 60185 9,00 2,0 80 95 98
60 0,8 9,00 2,5–3,0 86 96
3.1. Индивидуальное разделение ионов МПГ друг от друга с использованием метода осаждения

Упрощенная технологическая схема последующих методов выщелачивания и осаждения показана на схеме 1. В первую очередь, выщелачивающий раствор направляется на несколько обработок, прежде чем станет подходящим для индивидуального отделения МПГ от каждого из них. разное.Первым шагом была отгонка избытка HCl путем выпаривания при 190 ° C. Затем, разбавление горячего раствора водой до получения раствора 200 мг / л Pt (подходящая концентрация осаждения для разновидностей Pt) [15]. Во время разбавления происходил гидролиз металлических частиц. Образованные комплексы оставались растворенными в маточном растворе, поскольку эти соединения обладают высокой растворимостью. Вероятность гидролиза казалась выше для Pd и Rh, чем для Pt, что является причиной их полного отделения от Pt на стадии осаждения, упомянутой в следующем разделе [16].Важно отметить, что температура перегонки должна быть достаточно высокой (не ниже 190 ° C) для обеспечения эффективного гидролиза частиц Pd и Rh.

Отдельное осаждение Pt над Pd и Rh друг от друга проводили путем добавления NH 4 Cl (290 г / л) при 40 ° C к их раствору при интенсивном перемешивании. Был получен желтоватый осадок Pt (NH 4 ) 2 [PtCl 6 ]. Осадок фильтровали, а затем промывали разбавленным раствором NH 4 Cl (140 г / л).Фильтрат отложили для дальнейшего использования. Время контакта между маточным раствором и осадком поддерживали небольшим, чтобы избежать соосаждения примесей с Pt, чтобы гарантировать высокую чистоту осадка. Осадок Pt прокаливали при 800 ° C, несколько раз промывали горячей дистиллированной водой, а затем сушили с получением тонкодисперсного порошка Pt чистотой более 99,5%. Процесс прокаливания можно резюмировать следующим образом:

Для осаждения Pd индивидуально из Rh, обнаруженного в фильтрате, его выпаривали для концентрирования раствора.К горячему раствору ниже температуры кипения медленно добавляли около 3 граммов кристаллов хлората натрия (NaClO 3 ) (поскольку они бурно реагировали с раствором из-за присутствия в растворе органических материалов) при непрерывном перемешивании до появления ярко-красного осадка. нерастворимого (NH 4 ) 2 [PdCl 6 ] полностью образовался вместо прежней растворимой формы (NH 4 ) 2 [PdCl 4 ]. Осадок фильтровали, а затем тщательно промывали дистиллированной водой, и фильтрат оставляли для экстракции оставшегося Rh на следующем этапе.Высушенный осадок прокаливали при 900 ° C, в результате чего получали порошок Pd с чистотой более 99,3% и хранили в закрытом сосуде. Процесс прокаливания можно проиллюстрировать следующим образом:

Остающиеся растворенные частицы родия в фильтрате осаждали в виде лимонно-желтого осадка гидроксида родия (Rh (OH) 3 ) с использованием раствора КОН путем медленного добавления при перемешивании до полного осаждения. Осадок фильтровали, тщательно промывали дистиллированной водой, затем сушили на воздухе.Полное разложение на воздухе Rh (OH) 3 до Rh 2 O 3 , а затем металлического Rh проводили путем зажигания при 1150 ° C с получением порошка серого металлического Rh чистотой 95,4%. В предстоящей работе могут быть применены другие процессы рафинирования (низкий процент чистоты Rh может быть связан с некоторыми примесями, обнаруженными в выщелачивающем растворе, или из-за различных обработок, проводимых для отдельного процесса разделения).

4. Выводы

Выборочно смесь HCl / H 2 O 2 использовалась в качестве подходящей смеси для выщелачивания, так как она не вызывала выброса вредных газов или образования каких-либо остаточных побочных продуктов в процессе выщелачивания МПГ из каталитических нейтрализаторов. конвертеры.Различные экспериментальные условия изменения соотношения HCl / H 2 O 2 , температуры и времени контакта были изучены для процессов выщелачивания, чтобы получить оптимальные условия выщелачивания. Использование 0,8 об.% H 2 O 2, и 9,0 M смеси HCl при 60 ° C в течение 2,5 часов во время процесса выщелачивания можно рассматривать как наилучшие условия, которые необходимо соблюдать для экономии химикатов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *