آشنایی با مبدل کاتالیستی خودرو

به گزارش موبوایران، احتراق داخلی پدیده ای ناپسند در صنعت خودروسازی است. برای تأمین نیروی پیشرانه، سوخت به همراه هوا برای ایجاد فشار برای رانش میل لنگ سوخته می‌شود، اما این احتراق مولکول‌ها را از هم می‌پاشد و گاز‌های سمی آزاد می‌کند که به سرعت به جو راه پیدا می‌کنند.

منفی‌ترین گاز‌های آلاینده مونوکسیدکربن، هیدروکربن‌های نسوخته و اکسید نیتروژن هستند و EPA (آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده) این موارد را به عنوان گاز‌های گلخانه‌ای طبقه بندی کرده است که باید به طور قابل توجهی در تمام موتور‌های بنزینی سوز کاهش یابد. صدا خفه کن روی ماشین شما صدا را فیلتر می‌کند، اما در کاهش اجزای سمی اگزوز بسیار ضعیف عمل می کند که این وظیفه به عهده مبدل کاتالیزوری است.

مبدل‌های کاتالیزوری قابل استفاده مجدد نیستند و مشخص نیست چه زمانی خراب می شوند که اصولا برای جایگزینی آن‌ها هزینه زیادی صرف می‌شود. بیشتر رمز و راز در ساخت مبدل کاتالیزوری نهفته که مهمترین قسمت آن ماتریس سرامیکی است. ماتریس به شکل یک لانه زنبوری ساخته شده و بیشتر از یک ماده سرامیکی به نام کوردیریت ساخته شده است.

لانه زنبوری از طریق فرایند اکستروژن ایجاد می‌شود که طی آن طول شکل لانه زنبوری از طریق یک قالب، فشرده می‌شود و توسط جت‌های تحت کنترل رایانه‌ای پشتیبانی می‌شود که هنگام خروج از دستگاه لانه زنبوری را مستقیم نگه می‌دارد.

به محض این که لانه زنبوری سرامیکی سوزانده و از کار افتاد، یک واشر از اکسید‌های مختلف همراه با فلز که به عنوان کاتالیزور واقعی عمل می‌کنند، دریافت می‌کند پس از آن فلزات را به طور مساوی در تمام منافذ ماتریس پراکنده می‌کند. این فلزات معمولاً مخلوط می‌شوند تا از امکانات آن‌ها به بهترین وجه استفاده شود.

اوژن هودری مخترع مبدل کاتالیزوری که ابتدا در دهه‌های ۱۹۳۰ و ۴۰ برای پشته‌های دود صنعتی تولید می‌شد، شروع به تولید کاتالیزوری برای اتومبیل در دهه ۱۹۵۰ کرد. اولین کاتالیزوری در سال ۱۹۷۵ تولید شدند. این مبدل‌های کاتالیزوری دو طرفه بودند یعنی اکسیژن را با مونوکسید کربن و هیدروکربن‌های نسوخته ترکیب می‌کردند و CO۲ و آب تشکیل می‌دادند. با پیشرفت علم، مقررات محیط زیست در سال ۱۹۸۱ تغییراتی در مبدل‌های ۳ طرفه ایجاد کرد. این کاتالیزورهای پیشرفته‌تر اکسید نیتروژن را نیز کاهش می‌دهند.

کاتالیزورها با استفاده از واکنش کاهش اکسیداسیون (ردوکس) کار می‌کنند. این بدان معناست که وقتی کاتالیزور به دمای کار برسد (از ۵۰۰ تا ۱۲۰۰ درجه فارنهایت)، هم واکنش اکسیداسیون و هم واکنش همزمان اتفاق می‌افتد. این کمی پیچیده به نظر می‌رسد، اما معنی آن این است که مولکول‌ها به طور همزمان الکترون از دست می‌دهند و به دست می‌آورند.

این نوع واکنش‌ها بسیار رایج است. فتوسنتز و زنگ زدگی هر دو نمونه خوبی از واکنش‌های کاهش اکسیداسیون هستند. در کشور‌های پیشرفته و قانون مدار خارج کردن کاتالیزور و رانندگی بدون آن تخلف سنگینی محسوب می‌شود و خلاف قانون است. زیرا به محیط زیست صدمه جدی وارد می‌شود؛ بنابراین در صورتی خرابی کاتالیزور به فکر حذف آن نباشید.