Катализатор, их виды и свойства

Какие загрязнения производит автомобиль?

В целях сокращения выбросов, современные автомобильные двигатели тщательно контролируют количество сгораемого в нём топлива. Они пытаются сохранить соотношение воздух-топливо очень близким к стехиометрической точке, которая является идеальным соотношением воздуха к топливу. Теоретически, при таком соотношении, всё топливо будет сожжено, используя весь кислород из поглощаемого воздуха. Для бензина стехиометрическая точка составляет около 14.7:1 — это означает, что на каждый литр бензина будет сожжено 14,7 граммов воздуха. Смесь топлива на самом деле колеблется от идеального соотношения совсем немного во время работы двигателя. Иногда смесь может быть бедной (соотношение воздух-топливо выше, чем 14,7), а в других случаях смесь может быть обогащённой (соотношение воздух-топливо ниже, чем 14,7).

Основными веществами в выхлопных газах двигателя автомобиля являются:

Азот (N2) — воздух на 78 процентов состоит из газообразного азота, и большая часть этого азота проходит прямо через двигателя автомобиля и выходит, не вступив ни с чем в химическую реакцию.Углекислый газ (CO2) — это один из продуктов сгорания бензина.Водяной пар (H2O) — и ещё один продукт сгорания.
Эти выбросы, в основном, доброкачественные и не вредят атмосфере и экологии, хотя выбросы углекислого газа, как полагают, способствуют глобальному потеплению. Поскольку процесс сгорания никогда не совершенен, также в автомобильных двигателях производятся некоторые меньшие количества более вредных выбросов. Катализаторы предназначены как раз для снижения содержания именно этих выбросов, а, точнее, трёх самых объёмных и самых вредных:

Окиси углерода (СО) — это ядовитый газ без цвета и запаха.Углеводородов (HC) и летучих органических соединений (ЛОС) — они являются одними из основных компонентов видимого нами дыма, который выходит при работе двигателя из выхлопной трубы автомобиля и производятся в основном из испарившегося, несгоревшего топлива.Оксидов азота (NO и NO2, вместе называемые NOx) — они являются также «соавторами» белого дыма, а ещё оксиды азота нередко провоцируют кислотные дожди, которые вызывают раздражение слизистых оболочек человека.
Кстати, знаете ли Вы, что, согласно исследованиям, даже новые модели двигателей газонокосилок выбрасывают в воздух в 93 ​​раза больше образующих смог выхлопов, нежели новые модели автомобилей в случае аналогично производимой работы? Это не удивительно, ведь законов, регулирующих выхлопы газонокосилок, не существует ни в России, ни во многих других странах. Тем не менее, введение таких законов только в США (именно там проводилось исследование) может снизить выбросы на эквивалент до 800 000 автомобилей в день, и это впечатляющие цифры.

Утилизация б/у катализаторов: порядок действий

Катализатор — обязательная деталь выхлопной системы современного автомобиля. Польза катализатора очевидна — с его помощью значительно снижается токсичность выхлопных газов. Однако, как и другие устройства, он имеет свой ресурс выработки, после которого требуется менять и устанавливать новую деталь. Что делать со старым устройством? Выбросить на свалку (но это небезопасно, ведь в нем содержаться токсичные элементы)? Совсем не обязательно. Скупка б/у катализаторов — услуга, которую предлагают такие компании, как Katalizatoroff.ru. Это прекрасная возможность для владельца авто получить деньги за то, что и так непригодно для использования. Рассказываем по пунктам, зачем скупают б/у катализаторов и что с ними делают.

Фото// предоставлено Katalizatoroff.ru

Почему этим кто-то занимается?

Все дело в том, что в составе конструкции имеются драгоценные металлы, цена на которые превышает стоимость золота. Самостоятельно переработать и выделить драгметаллы далеко не просто и нерентабельно. В связи с этим, сдача на скупку — лучшее решение.

Критерии оценки катализаторов

Существует определенная мировая практика оценки — владелец получает 75% стоимости изделия. При таком процентном соотношении проводимая сделка по скупке б/у катализатора становится выгодной для обеих сторон — и для продавца, и для покупателя.

При определении цены учитывается следующее:

• Наличие или отсутствие внешних повреждений.
• Объем двигателя. Чем он выше, тем больше металлов содержится.
• С помощью специального прибора определяется количество имеющихся драгметаллов.

Можно ли сдавать катализатор на металлолом?

Категорически нельзя. Во-первых, подобные поврежденные устройства могут подвергаться переработке. А значит, могут стать полезным вторсырьем, применяемым в автомобилестроении и различных промышленных отраслях. Наличие ценных металлов в составе катализатора позволяет повторно использовать материалы для различных целей.

А во-вторых, сдавать катализатор на металлолом экономически невыгодно — в первую очередь вам.

Как производится утилизация?

Основной целью переработки автомобильных катализаторов является недопущение выбросов вредных химических соединений, входящих в их состав, в окружающую среду

Не менее важной задачей считается и добыча драгоценных металлов. Их последующая отправка на производство существенно сокращает издержки, использование ресурсов

Все поступающие в утиль катализаторы первоначально проходят сортировку.

Утилизация начинается с разбора катализатора, перемалывания носителей и анализа полученного материала с его дальнейшим распределением.

Полученный полезный материал будет использован в качестве вторичного сырья в разных отраслях промышленности. А небезопасные вещества уничтожат.

Таким образом, сдав б/у катализатора на утилизацию, вы не только заработаете неплохие деньги (можно получить до 30000 рублей), которые можно потратить на покупку новых запчастей, но и позаботитесь об экологии.

Это — специальный проект «Городских вестей». Как мы делаем их, читайте тут.

Из чего делают пламегаситель?

Как я уже писал сверху, по сути, он похож на обычный резонатор глушителя. Если разобрать заводские или тюнинговые варианты (а они также есть). Можно выделить несколько основных особенностей:

• Внутри устанавливаются специальные уловители, еще их называют «воронки» которые снижают скорость горячей газовой струи
• Внутри стоит специальный поглощающий материал, он снижает звуковые волны
• Корпус делается двухслойным, между ними устанавливается специальный, жаростойкий наполнитель. Такая конструкция нужна для того чтобы снизить уровень шума, и удалить «звенящий звук» под днищем.
• Металлы, которые находят в прямом соприкосновении с окружающей средой, делают из коррозионностойких материалов. Они должны прекрасно переносить влагу, грязь, соль, реагенты дорог и прочее. Многие брендовые производители делают корпуса из нержавеющей или с покрытие алюминия стали. Такие пламегасители могут ходить очень долго. Но и цена у них дороже, просто металлических собратьев.

Конечно, можно сделать и своими руками, собственно тут нет ничего сложного. Многие даже не делают замену, а просто выбивают корпус катализатора, и устанавливают туда систему пламегасителя. Почитайте статью про устройство.

Однако в простейшем варианте, это – труба с часто насверленными отверстиями (перфорацией), которая вставляется в металлический корпус. Между ними закладывается специальный наполнитель, обычно выдерживающий высокие температуры, обычно базальтовая вата, через отверстия в трубе проходят звуковые волны, которые вата прекрасно поглощает. Также внутри устанавливаются перегородки, которые «гасят» поток горячих газов – они похожи на лабиринт. Корпус заваривают сверху и снизу, остается только выходы от трубы, есть вход и выход. Как правило, путать их нельзя – ВСЕ РАССЧИТАНО! Пламегасители могут иметь различный по объему корпус, замена должна учитывать объем двигателя и поток выхлопных газов, то есть если поставите маленький, толку от него не будет.

Нужен ли вообще катализатор в автомобиле: мнения автолюбителей

Существует два противоположных мнения о том, нужен ли катализатор. Часть автовладельцев уверены, что без нейтрализатора не обойтись, ведь он помогает очистить отработанные газы. Другие считают, что необходимо эксплуатировать автомобили без катализатора, ведь его использование негативно сказывается на «здоровье» «железного коня».

1. «Когда на машине установлен катализатор, мощность авто снижается. Если каты выбиты, тоже могут появиться проблемы, поэтому стоит хорошо подумать, прежде чем менять нейтрализатор. В некоторых случаях без удаления катов не обойтись».
2. «Когда нейтрализатор удален, выхлоп неприятно пахнет. Понятно, что не серой и протухшим мясом, но сгоревшим топливом, как от КамАЗа. Конечно, запах не распространяется дальше выхлопа. Но при этом звук у авто становится громким. Глушитель начинает бубнить. Строго говоря, без катализатора, конечно, можно обойтись, но с ним все-таки лучше».
3. «Заметила на панели проборов горящий индикатор. Сразу же поехала в автосервис. Механик выяснил, что проблема в катализаторе. Предложили решение: выбить катализатор, при этом сказали, что авто станет более громким и быстрым. Решила удалить нейтрализатор. А сейчас жалею, потому что так ездить вредно для окружающей среды».
4. «Собрались катализатор выбивать? Тогда надо найти опытного мастера. Иначе выхлоп будет резонансно звучать, а это уже не очень красиво. Грамотный автомеханик может выбить катализатор либо установить пламегаситель. Мне кажется, что это оптимальное решение». 
5. «Интересная история случилась на моем Volkswagen Passat с атмосферным мотором. На приборной панели загорелся индикатор «Check Engine», после диагностики мастер сообщил, что лямбда-зонд неисправен. Установили новую деталь, спустя 14 дней история повторяется. Объяснить, по какой причине лябмда-зонд ломается, никто не может. Цена на запчасть не маленькая — 16 000 руб».
6. «Отправился в специализированный сервис, где устанавливают впускные системы. Специалист объяснил: из-за того что катализатор забит, происходит сильный нагрев коллектора (от мотора до нейтрализатора). В результате лямбда-зонд ломается. Как только выбили катализатор, эта проблема исчезла. Единственное, что мне не нравится, когда завожу мотор, появляется сильный запах выхлопа. Но нужно учесть, что пробег у моего авто уже 340 000 километров, и мотор не перебирали».

Какова роль катализатора в автомобиле?

Интенсивное развитие автомобильной промышленности и растущее желание иметь свои собственные “четыре колеса” вызвали довольно быстрый рост угрозы загрязнения атмосферы. Мы обнаружили, что выбросы от автотранспорта являются гораздо более вредными для человека, чем те, которые получены от промышленности. Это потому, что распространение загрязнения автомобилями происходит в высоких концентрациях и на малых высотах… Автомобили являются крупнейшим источником загрязнения, потому что они выбрасывают более пятнадцати тысяч химических соединений, таких как газ и пыль. Для снижения выбросов вредных веществ и химических веществ в атмосферу, были введены строгие правила разных видов. В результате сконструировано устройство, которое имеет научное название каталитический нейтрализатор, т.е. катализатор.

Таким образом, катализатор является важной и необходимой частью выхлопной системы не только автомобилей, но и других транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания. Катализатор представляет собой устройство, функция которого заключается в нейтрализации газов, которые выходят наружу через выхлопную систему

Благодаря катализатору присутствующие в выхлопах ядовитые соединения подвергаются различным химическим реакциям, например дожиганию

Катализатор представляет собой устройство, функция которого заключается в нейтрализации газов, которые выходят наружу через выхлопную систему. Благодаря катализатору присутствующие в выхлопах ядовитые соединения подвергаются различным химическим реакциям, например дожиганию.

В результате они выделяются из выхлопной трубы как нейтральные соединения. Функционирование нейтрализатора опирается на реакции составляющих, входящих в состав выхлопов с катализатором.

Итак, автомобильный катализатор выполняет функцию уменьшения количеств вредных выхлопов субстратов. Если двигатель делал полное сгорание топлива, катализатор не был бы нужен в автомобиле. Тогда выхлопная труба высвобождала бы воду или углекислый газ. Однако получить такую степень горения не представляется возможным.

Применяются различные виды катализаторов, учитывая разное содержание выхлопов в двигателях с искровым зажиганием и с воспламенением от сжатия. Среди катализаторов, используемых в настоящее время в автомобилях можно выделить окислительные, восстановительные и окислительно-восстановительные.

Роль окислительного катализатора заключается в переработке ядовитого углерода и углеводородов на пару, а также воду. Применяется он в двигателях с воспламенением от сжатия.

В свою очередь если речь идет об окиси азота, которые остаются, то их удалением занимается восстановительный катализатор. Все чаще используются многофункциональные катализаторы. Действуют они трояко, поскольку устраняют всевозможные вредные составляющие выхлопов. Современные катализаторы могут исключить даже до 90% элементов.

Для правильной работы катализатора должны быть соблюдены определенные условия, поэтому используется лямбда-зонд. Это своего рода устройство, которое посылает обновленную информацию на компьютер, а также регулирует состав топливной смеси.

В старых моделях автомобилей отработанный катализатор удаляется без замены его на более новую модель. Это, безусловно, дешево, но не приемлемо, потому что не согласуется с законом. Его недостаток также приводит к быстрому износу глушителя и других частей выхлопной системы.

Таким образом, катализатор является важной частью оборудования для каждого автомобиля, так как благодаря ему наш автомобиль, как и среда, могут быть здоровее

Разновидности автомобильных катализаторов

Все катализаторы выхлопной системы автомобиля подразделяются на следующие виды:

• Двусторонние

  В таком нейтрализаторе окисляется угарный газ до углекислого, а также топливо, которое не сгорело или не догорело, до воды и углекислого газа благодаря реакции горения. Обычно подобные нейтрализаторы двустороннего типа устанавливаются на машины с дизельными моторами.

• Трехсторонние

  Такой нейтрализатор был разработан еще в 1981 году. Главная его цель – уменьшить количество вредных веществ, которые попадают в окружающую среду. Нейтрализатор трехстороннего типа решает сразу несколько задач. Например, окисляет угарный газ в углекислый, а также углеводороды, которые не сгорели, в воду и углекислый газ. Также он способен перевести окиси азота в кислород и азот.

  Нейтрализаторы подразделяются на типы в зависимости от материала, из которого сделан картридж. Выделяют такие их виды:

• Керамические

  В данной модели установлена конструкция, напоминающая соты. Элемент нейтрализатора, сделанный из керамики, защищен платино-иридиевым сплавом. Какие минусы есть у керамического агрегата? Многие автовладельцы считают, что такое устройство слишком хрупкое. Например, соты испортятся, если во время езды произойдет удар нейтрализатора. Кроме того, если вы проедетесь на прогретом автомобиле по луже, то водяные капельки попадут на раскаленный нейтрализатор, и он придет в негодность. Внутри устройства скапливается керамическая пыль. Она проникает не только в камеру сгорания, но иногда и в цилиндры мотора. 

  Главное достоинство нейтрализатора, сделанного из керамики, – бюджетность.

• Металлические

  Конструкция таких устройств достаточно прочная и надежная. Металлический нейтрализатор не боится механических нагрузок. Сделанные из металла, по форме напоминающие спирали соты более упругие. Но даже у такого надежного металлического агрегата есть свои минусы:

• Нельзя использовать низкокачественное либо этилированное топливо.
• Масла и антифриз могут попасть в камеру сгорания.
• Можно использовать технические жидкости для промывки систем только от надежного изготовителя.
• К поломке может привести переобогащенная топливная смесь.
• Длительная работа двигателя на холостом ходу также может привести к неисправности.

Спортивные

Это металлические изделия с повышенной пропускной способностью по сравнению с обычными нейтрализаторами из металла или керамики. Спортивные катализаторы делают авто на 7–20 % мощнее, конечно, в том случае, если на транспортном средстве монтирована прямоточная система выхлопа. Спортивные нейтрализаторы соответствуют экологическим требованиям Евро 4 и 5. Такие модели обладают повышенной надежностью. Однако если вы собираетесь приобрести такой катализатор автомобиля, цена будет достаточно высокой.

Получение ценных металлов из катализаторов

Для того, чтобы получить ценные металлы из автомобильного катализатора есть несколько способов. Например, при помощи аффинажа и гидрохлорированной и электрохимической обработки. Разберем каждый вид по отдельности.

Аффинаж предполагает такую же технологию и последовательность действий, как получают золото из микросхем. В емкость, куда предварительно налили азотную кислоту, кладут те части катализаторов, в которых присутствуют элементы из платины. Несколько дней потребуется для того, чтобы кислота растворила все кроме ценного металла. Этот метод также довольно сложный и требующий времени, профессионального подхода.

Чтобы извлечь ценные металлы, также пользуются гидрохлорированием. Как работает этот способ и каковы его особенности? Этот метод предусматривает воздействие хлора на катализатор позволяя достать ценные детали. Это довольно сложный способ, требующий профессионального подхода, специальной техники и четкого выполнения инструкции.

Метод электрохимической обработки предполагает способ травления, оксидирования. При помощи такой методики можно избавиться от хрома, олова, свинца, цинк и алюминия. Данный способ относится к промышленным и довольно сложным по выполнению метод.

Особенности добычи палладия

Для извлечения палладия из автомобильного катализатора можно применять техники, описанные выше. Но в таком случае полученный металл включает в себя множество примесей, что снижает его ценность. Наиболее действенным способом добычи палладия из автомобильных деталей считается электродуговое нагревание (гальванический метод).

Однако предпочтительнее использовать несколько иной подход. Он предполагает нагревание исходного компонента до 500 градусов с последующим фторированием. Эта технология позволяет получить металл с минимальным содержанием разнообразных примесей. Результатом данного процесса становится фтористый палладий, который необходимо остудить до 100 градусов. Для выделения чистого металла из раствора потребуется минеральная кислота.

Как работает автомобильный каталитический нейтрализатор?

Для работы двигателя внутреннего сгорания важно, чтобы в его цилиндрах происходил стабильный процесс сгорания воздушно-топливной смеси. Во время этого процесса образуются вредные газы, такие как оксид углерода, оксиды азота, углеводороды и другие

Если в автомобиле нет каталитического нейтрализатора, все эти чрезвычайно вредные газы после выброса в выпускной коллектор из двигателя будут проходить через выхлопную систему и будут попадать непосредственно в воздух, которым мы дышим.

Если транспортное средство имеет каталитический нейтрализатор, выхлопные газы будут проходить от двигателя к глушителю через соты подложки и вступать в реакцию с драгоценными металлами. В результате химической реакции вредные вещества нейтрализуются, и из выхлопной системы в окружающую среду попадает лишь безвредный выхлоп, состоящий в большей степени из углекислого газа.

Из уроков химии мы знаем, что катализатор — это вещество, которое вызывает или ускоряет химическую реакцию, не влияя на нее. Катализаторы участвуют в реакциях, но не являются ни реагентами, ни продуктами каталитической реакции.

Есть две стадии, через которые проходят вредные газы в катализаторе: восстановление и окисление. Как это работает?

Когда рабочая температура катализатора достигает от 500 до 1200 градусов по Фаренгейту или 250-300 градусов по Цельсию, происходят две вещи: восстановление, и сразу после этого реакция окисления. Это звучит немного сложно, но на самом деле это означает, что молекулы вещества одновременно теряют и получают электроны, из-за чего меняется их структура.

Восстановление (поглощение кислорода), которое происходит в катализаторе, направлено на превращение оксида азота в экологически чистый газ.

Как работает автомобильный катализатор на стадии восстановления?

Когда закись азота из выхлопных газов автомобиля попадает в катализатор, платина и родий в нем начинают воздействовать на разложение молекул оксида азота, превращая вредный газ в совершенно безвредный.

Что происходит на стадии окисления?

Вторая стадия, которая происходит в катализаторе, называется реакцией окисления, в которой не сгоревшие углеводороды превращаются в диоксид углерода и воду путем смешивания с кислородом (окисление).

Реакции, которые происходят в катализаторе, изменяют химический состав выхлопных газов, изменяя структуру атомом, из которых они состоят. Когда молекулы вредных газов переходят из двигателя в катализатор, он разделяет их на атомы. Атомы, в свою очередь, рекомбинируют в молекулы в относительно безвредные вещества, такие как диоксид углерода, азот и вода, и выбрасываются в окружающую среду через выхлопную систему.

Основными типами каталитических нейтрализаторов, используемых в бензиновых двигателях, являются два: двухсторонний и трехходовой.

Двусторонний

Двустенный (двухсторонний) катализатор одновременно выполняет две задачи: окисляет окись углерода до двуокиси углерода и окисляет углеводороды (не сгоревшее или частично сгоревшее топливо) до двуокиси углерода и воды.

Этот тип автомобильного катализатора использовался в дизельных и бензиновых двигателях для снижения вредных выбросов углеводородов и окиси углерода до 1981 года, но поскольку он не мог преобразовывать оксиды азота, после 81 года его заменили трехкомпонентными катализаторами.

Трехходовой окислительно-восстановительный каталитический нейтрализатор

Этот тип автомобильного катализатора, как выяснилось, был представлен в 1981 году, и сегодня его устанавливают на все современные автомобили. Трехходовой катализатор выполняет три задачи одновременно:

• восстанавливает оксид азота до азота и кислорода;
• окисляет окись углерода до двуокиси углерода;
• окисляет не сгоревшие углеводороды до углекислого газа и воды.

Поскольку этот тип каталитического нейтрализатора выполняет обе стадии катализа — восстановление и окисление, он выполняет свою задачу с эффективностью до 98%. Это означает, что если ваш автомобиль оснащен таким каталитическим нейтрализатором, он не будет загрязнять окружающую среду вредными выбросами.

Причины неисправности катализатора автомобиля

Компании, производящие нейтрализаторы, утверждают, что их можно использовать на протяжении 100 000–150 000 км пробега. Однако в реальности этот агрегат может выйти из строя гораздо раньше, особенно если вы живете в мегаполисе и постоянно стоите в пробках.

Почему нейтрализатор может прийти в негодность? Дело в том, что устройство катализатора автомобиля представляет собой фильтр. А фильтр нужно регулярно менять.

Срок службы агрегата станет меньше, если система зажигания неисправна. Такая проблема обычно выявляется на автомобилях марки Ford и ВАЗ. Если зажигание выставлено неверно, будут случаться пропуски. В результате топливная смесь сгорит лишь частично. Образуется огромное количество сажи, которая скапливается в нейтрализаторе. Оптимальное решение — провести его чистку. Но это не поможет, если оплавилась бобина.

Поломка данного агрегата может произойти, если вы используете низкокачественное топливо. Оно станет не полностью сгорать. Процесс догорания будет происходить в коллекторе, и непосредственно в нейтрализаторе. Микрочастички забьют фильтр, и через него не сможет проходить воздух.

Рекомендуем

«Как проверить тормозные диски: несколько простых советов» Подробнее Не стоит рассчитывать на долгий срок службы изделия, если вы используете катализатор в автомобиле низкого качества либо поддельный агрегат. Если вы устанавливаете неоригинальную запчасть, возникает риск того, что диаметр ячеек будет недостаточный. В результате нейтрализатор сразу же забьется и выйдет из строя. Обычно такое можно наблюдать на авто американского производства. Ведь используемое в Америке топливо гораздо более качественное. Поэтому и продуктов горения там останется меньше, по этой причине катализаторы в американских автомобилях делают с небольшими сотами.

Нейтрализатор может засориться отходами горения. Случается это обычно, когда мотор начинает потреблять слишком много масла. Ведь во время его сгорания образуется разъедающий дым черного цвета. В итоге нейтрализатор испытывает на себе пагубное воздействие не только отходов горения, но и масла.