آلودگی محیط زیست بی شک منفی ترین پیامد حاصل از تکنولوژی و پیشرفت در این حوزه است. همانطور که ذکر شد یکی از اصلی ترین عوامل ایجاد این آلاینده ها ماشین های سواری هستند. بی شک این مسئاه در افزایش گاز های گلخانه ای نیز موثر بوده و از این جهت نیز مشکل مهمی محسوب می شود. در همین راستا تمامی ابزارها و راهکار های موجود که اثری در این زمینه داشته باشند، به کار گرفته شده اند. یکی از ابزار های بسیار موثر در این زمینه مبدل کاتالیستی است که در مسیر اگزوز خودرو قرار گرفته و در ادامه لزوم استفاده از آن بررسی خواهد شد. پیش از بررسی نحوه اثر گذاری کاتالیست بر این معضل بهتر است با خود این قطعه و کاربرد آن آشنا شوید.

کاتالیزور چیست؟

کاتالیزور یا مبدل کاتالیستی در واقع قطعه ای است که در کنترل انتشار گازی های اگزوز نقش دارد. این قطعه واکنش ردوکس (اکسیداسیون)، آلاینده ها و گازهای سمی موجود در گاز های خروجی از احتراق در موتور را کاهش داده و میزان سمی بودن این آلاینده هارا کمتر می کند. مبدل های کاتالیستی اصولا برای موتورهای احتراق داخلی که با بهره گیری از سوخت گازوئیل یا بنزین کار می کنند، مورد استفاده قرار می گیرد.

بیشتر در اگزوز خودرو ها از کاتالیزور استفاده می شود؛ با این حال در موتور های الکتریکی، تجهیزات معدن، اتوبوس و کامیون، لوکوموتیو، موتورسیکلت، لیفتراک و کشتی نیز ممکن است مورد استفاده قرار گیرند. در برخی اجاق های چوبی نیز برای کنترل گاز های سمی منتشر شده از این قطعه استفاده می شود.

اجزاء کاتالیزور

ماده کاتالیزگر: این بخش در واقع متشکل از فلزاتی نظیر پلاتین، طلا، کادمیوم، پالادیوم، رادیوم و یا ترکیبی از اینها می باشد. البته استفاده از فلزات ارزشمند تاثیر مستقیم بر قیمت قطعه دارد.
هسته کاتالیزور: این قسمت بیشتر اوقات یک ساختار لانه زنبوری با بستری از جنس سرامیک مونولیت است که در مرکز کاتالیست قرار دارد.
لایه اکسیدی: این لایه از جنس اکسید آلومینیوم، سیلیکا، آلومینا یا دی اکسید تیتانیوم ساخته شده و در محافظت از ماده کاتالیزگر و نگهداری از آن نقش دارد.

انواع کاتالیزور

مبدل اکسیداسیون دو راهه: این نوع از مبدلها به طور همزمان دو وظیفه را انجام می دهند؛ اکسیداسیون مونوکسیدکربن به دی اکسید کربن، اکسیداسیون هیدروکربن به دی اکسید کربن و آب. بر همین اساس به طرز گسترده ای در موتور های دیزلی استفاده شده و در کاهش انتشار هیدروکربن و مونوکسید کربن نقش دارد. با این وجود به علت قادر نبودن به کنترل اکسید های ازت استفاده از آن در ایالات متحده و کانادا متوقف شده است.
مبدل اکسیداسیون-کاهش سه راهه : این دسته از مبدلها در سیستم های کنترل مقدار انتشار گاز در وسایل نقلیه کاربرد داشته و در بیشتر قسمت های دنیا و البته کانادا و ایالات متحده نیز استفاده می شود. در رابطه با آلاینده های خودرو مقررات سختی وضع شده و یکی از آنها استفاده از همین مبدلهای سه راهه در اتومبیل های بنزینی است. این مبدلها در واقع اختراع بسیار مهمی در تاریخ خودرو بوده و قادر به انجام ه کار مهم هستند؛ اکسیداسیون مونوکسید کربن به دی اکسید کربن، اکسیداسیون هیدروکربن های نسوخته به دی اکسید کربن و آب و همچنین کاهش اکسید های نیتروژن به نیتروژن و اکسیژن.
مبدل اکسیداسیون دیزل: این نوع کاتالیزور اصولا جهت استفاده در احتراق فشاری مثل موتور های دیزلی کاربرد دارد. این مبدل با بهره گیری از اکسیژن موجود در جریان گاز های خروجی، مونوکسید کربن را به دی اکسید کربن و هیدروکربن ها را به آب و دی اکسید کربن تبدیل می کند. ثابت شده است که این دسته از مبدلها دارای عملکردی 90 درصدی می باشند؛ چرا که قادر به از بین بردن بوی گازوئیل نیز بوده و موجب کاهش ذرات قابل دید منتشر شده می شوند.

اثر کاتالیست بر کاهش آلودگی هوا

با توجه به مطالب مذکور کاتالیزور را می توان از اجزای بسیار مهم در خودرو ها دانست که در کاهش آلاینده های هوای تولیدی ت.سط ماشین ها نقش بسیار مهمی را ایفا می کنند. این مبدل ها قادر به بی اثر سازی گاز های سمی تا 90 درصد بوده و توانایی تبدیل هیدروکربن های نسوخته را به آب و دی اکسید کربن دارند. این قطعه در طراحی خودرو باید در مسیر خروجی دود ناشی از احتراق سوخت یعنی در اگزوز نصب شود. در پی قرار گیری آن و استفاده در سیستم خودرو میزان آلایندگی ماشین کاهش یافته و در نتیجه در راستای کاهش آلودگی های زیست محیطی قدم برداشته می شود. تمامی خودرو هی دارای موتور احتراقی دارای اگزوز هستند. این قطعه سه وظیفه اصلی را دارا می باشد؛ کاهش آلایندگی، کاهش صدا و کاهش دما. مشخصا وظیفه اول توسط کاتالیست موجود در اگزوز صورت می گیرد.

طول عمر کاتالیزورها

داخل این مبدلها بخشی اسفنجی وجود دارد و همین مسئله طول عمر آنها را محدود می سازد. چرا که این بخش با گذشت زمان کارکرد خود را از دست داده و در پی آن، فرایند کاهش آلاینده ها با مشکل مواجه می شود. از این رو نیاز به تعویض قطعه است. طول عمر مبدل بر اساس نوع سوخت مصرفی توسط ماشین و به علت تولید آلاینده های مختلف متفاوت خواهد بود. اما به طور معمول می توان گفت که در اتومبیل های بنزین سوز 80 هزار کیلومتر یعنی در واقع 4 سال عمر می کنند. این مسئله باید در نظر گرفته شده و در زمان مناسب اقدام به تعویض قطعه شود. کاهش شتاب موتور، عدم روشن شدن خودرو، افزایش مصرف سوخت، لرزش اتومبیل، بوی نامطبوع و افزایش این بو به مرور زمان و... همه و همه از نشانه ای خراب شدن کاتالیزور بوده و در صورت مشاهده باید اقدام تعویض آن کنید.

این موضوع می تواند برای خودرو های مختلف نیز متفاوت باشد به عنوان مثال در اگزوز پراید یا اگزوز پژو طول عمر کاتالیست متفاوت است با برند هایی دیگر از قبیل هیوندای و ....