Katalizator

Katalizator – prečistač izduvnih gasova


Poznato je da je za idealno sagorevanje goriva u cilindru benzinskih motora potrebno da odnos vazduh/gorivo iznosi 14,7 / 1 (stehiometrijski odnos). Ponekad ovaj odnos može biti veći što zovemo siromašnom smešom, ili manji kada kažemo da je smeša bogata. U svim slučajevima na izduvu motora javljaju se:

• Azot (N2), koji čini 78% vazduha i u većoj meri prolazi kroz motor,

• Ugljendioksid (CO2) nastaje kao produkt sagorevanja, kada ugljenik iz goriva reaguje sa kiseonikom iz vazduha

• Vodena para (H2O) takođe nastaje kao produkt sagorevanja, kada vodonik iz goriva reaguje sa kiseonikom iz vazduha

Ovi produkti sagorevanja uvek postoje i manje su opasni od sledećih produkata koji nastaju usled neidealnosti samog procesa sagorevanja, kome doprinose pogrešni odnosi smeše vazduh/gorivo (zbog toga se lambda sondama pokušava ovaj odnos održati u stehiometrijskim granicama):

• Ugljenmonoksid (CO), otrovan gas bez boje i mirisa

• Ugljovodonici, nastaju uglavnom iz nesagorelog goriva. Uz uticaj Sunca prelaze u formu oksidanata, koji reaguju sa oksidima azota i utiču na stvaranje smoga.

• Oksidi azota (NO i NO2 , koji se zajedno često obeležavaju sa NOx ) doprinose smogu i kiselim kišama, te nadražuju respiratorne organe.

Katalizatori se projektuju da bi upravo ove tri grupe produkata sagorevanja praktično zaustavili pre nego što dospeju u atmosferu. Sastoje se iz redukcionog i oksidacionog dela i pri tom se oba tipa izrađuju od keramike i metala (platine, rodijuma...). Pošto je potrebno da se što veća površina izloži izduvnim gasovima, obično se prave u obliku tzv. saća.

• Prvi tzv. redukcioni deo katalizatora je konstruisan u cilju redukcije atoma azota tj. emisije NOx na sledeći način: Kada molekuli NOx ostvare kontakt sa katalizatorom, dolazi do čupanja atoma azota i njihovog zadržavanja na katalizatoru u obliku N2, dok se kiseonik oslobađa u formi O2 prema sledećim zakonitostima:

2NO => N 2 + O 2

2NO 2 => N 2 + 2O 2

• Drugi tzv. oksidacioni deo katalizatora redukuje nesagorele ugljovodonike i ugljenmonoksid njihovom oksidacijom (sagorevanjem) sa preostalim kiseonikom u izduvnim gasovima, npr:

2CO + O 2 => 2CO 2

Ovaj „višak“ kiseonika u izduvnim gasovima nije posledica loše podešene siromašne smeše, već se radi o planiranoj količini kiseonika, za čiju je informaciju o količini zadužena lambda sonda. Naime, u ECU jedinicu se unose takvi parametri ubrizgavanja količine goriva, koje može da sagori sa usisanom količinom kiseonika, a pri tom ostane mala količina kiseonika koja se potroši u oksidacionom delu katalizatora pri dodatnom sagorevanju nesagorelih produkata izduva motora.
Treba znati da katalizatori svoju funkciju obavljaju samo ukoliko su zagrejani, što znači da je nakon paljenja hladnog motora potrebno neko vreme, da bi katalizator „proradio“. Da bi se što pre zagrejali, proizvođači automobila ugrađuju katalizatore bliže motoru, ali ukoliko se pretera može doći do njihovog pregrevanja i skraćivanja radnog veka. Jedan od načina da se katalizator zagreje je i ugrađivanjem grejača, ali zbog malog napona od 12 V potrebno je nekoliko minuta za njegovo zagrevanje na radnu temperaturu, što bi predstavljalo problem vozačima. Bolje rešenje su hibridni automobili, koji koriste veći napon za rad elektromotora, pa se ovde za zagrevanje katalizatora odvoji svega nekoliko sekundi.
Iz navedenog sledi da nakon određenog perioda upotrebe dolazi do zasićenja katalizatora, kada više nije u mogućnosti da obavlja svoju funkciju. Naravno ovo se može otkriti jednostavnim EKO testom emisije izduvnih gasova motora, a jedini pravi lek je kupovina novog katalizatora.