Каталитические преобразователи – это устройства, установленные в системе выхлопа автомобилей, которые осуществляют химические реакции для снижения вредных выбросов. Они предназначены для преобразования токсичных веществ, таких как оксиды азота $NOx$, угарный газ $CO$ и углеводороды $HC$, в менее вредные продукты, такие как азот $N2$, углекислый газ $CO2$ и воду $H2O$.

Принцип работы каталитического преобразователя

Каталитический преобразователь состоит из катализаторов, обычно на основе платины $Pt$, палладия $Pd$ и родия $Rh$, которые обеспечивают необходимую активность для протекания химических реакций при относительно низких температурах.

В общем, каталитический преобразователь работает в две основные фазы:

Окислительная стадия:

Угарный газ $CO$ и углеводороды $HC$ окисляются до углекислого газа $CO2$ и воды $H2O$.Реакции:
$$\text{2CO}+{\text{O}}_2\to {\text{2CO}}_2$$$${\text{C}}_n{\text{H}}_m+{\text{O}}_2\to {\text{CO}}_2+{\text{H}}_2\text{O}$$

Снижение оксидов азота:

Оксиды азота $NOx$ восстанавливаются до азота $N2$ и кислорода $O2$.Эта реакция требует восстановления и чаще всего осуществляется с использованием углеводородов или углерода как восстанавливающего агента.Реакции:
$$\text{2NO}+\text{2CO}\to {\text{N}}_2+{\text{2CO}}_2$$$$\text{2NO}+{\text{C}}_3{\text{H}}_8\to {\text{N}}_2+{\text{3CO}}_2+{\text{4H}}_2\text{O}$$Условия работы

Для эффективного функционирования каталитического преобразователя необходимо обеспечивать следующие условия:

Температура: Каталитический преобразователь работает наиболее эффективно при температурах от 300°C до 800°C.Соотношение воздух-топливо: Для полного окисления углеводородов и CO необходимо правильное соотношение воздуха и топлива. Это достигается с помощью системы управления впрыском, которая регулирует количество топлива в зависимости от нагрузки двигателя и состава выхлопных газов.Заключение

Таким образом, каталитические преобразователи значительно снижают уровень загрязняющих веществ в автомобильных выхлопах за счет химических реакций окисления и восстановления. Это важный шаг к улучшению качества воздуха и снижению вредного воздействия автотранспорта на окружающую среду.