کاتالیست خودرو که یکی از قطعات مهم به حساب می آید، در جهت از بین بردن آلودگی های محیط زیستی در خودرو استفاده می شود. در ادامه بیشتر با این قطعه حیاتی خودرو آشنا می شویم.
کاتالیست خودرو چیست و چگونه کار مي کند؟
کاتالیست قطعه ای از خودرو است که به خاطر یکی از مهم ترین مسائل محیط زیستی یعنی آلایندگی روی خودرو نصب مي شود. در ادامه به شما خواهیم گفت که این قطعه چطور کار مي کند. یکی از مشخصه های تمام خودروهای دنیا آلاینده بودن آنهاست. البته ميزان آلایندگی هر خودرو با خودروهای دیگر متفاوت است و کاهش ميزان آلایندگی خودرو و بهبود وضعیت مصرف سوخت از هدف های تمام خودروسازی های معتبر دنیا است. به طور کلی مي توان عنوان نمود تمام خودروهای جهان به نوعی منبعی برای آلودگی و افزایش آلایندگی ها در محیط زیست مي باشد. معمولا سازمان محیط زیست هر کشوری قوانین و آیین نامه هایی را تدوین و صادر مي کنند که مي تواند تا حدودی مشکلات مرتبط با آلایندگی های خودروها را برطرف کند تا شاخص آلایندگی هوا کاهش یابد. در این قوانین وضع شده مقدار آلایندگی مجاز برای هر خودرو تعریف شده است و طبق قانون خودروهایی که این شرایط را نداشته باشند مجاز به پلاک گذاری نمي باشند.
شرکت ها و مهندسین خودروساز هم تلاش های زیادی در این مورد کرده اند و راه های گوناگونی را برای پیشگیری از انتشار آلاینده ها پیش بینی کرده اند. یکی از وسایلی که خودروساز ها برای کاهش آلودگی در خودروها ابداع کرده اند، کاتالیزور خودرو نام دارد. دودهای خروجی خودرو قبل از خروج از اگزوز ، از کاتالیزور خودرو عبور مي کنند که به دنبال آن مقدار زیادی از آلودگی ها از آن دود حذف مي شود.
این قطعه یعنی کاتالیزور خودرو در قسمت پایانی اگزوز قرار مي گیرد که با انجام یک سری از واکنش های شیميایی و تبدیل گازهای سمي به گازهای کم ضرر، از آلودگی بیشتر هوا و خطرات زیست محیطی جلوگیری مي کند. این قطعه به مبدل هم معروف است و انواع مختلفی دارد. منظور از انواع آنها، نوع واکنشهای شیميایی هر کدام از آنها مي باشد که بستگی به نوع موتور خودرو دارد. مثلا در خودروهای گازوئیلی، واکنشهای شیميایی اکسیداسیون انجام مي گیرد. به دنبال این واکنش های شیميایی، مونواکسید کربد، اکسید نیتروژن و مشتقات آن و کربوهیدرات های حاصل از سوخت ناقص، تبدیل به دی اکسیدکربن، نیتروژن و آب مي شود. بیشترین استفاده از کاتالیزور ها در خودروها وجود دارد ولی با این حال در برخی از وسایل نقلیه دیگر مانند هواپیماها و لوکوموتیو ها هم کاربرد دارند. در حقیقت کاتالیزور خودرو به دنبال مقررات و قوانین دولتی برای حفاظت از محیط زیست و رعایت ميزان آلایندگی خودروها ساخته شده اند.
بخش های تشکیل دهنده کاتالیزور خودرو
کاتالیزور خودرو یا همان مبدل های کاتالیستی خودرو از سه بخش مهم تشکیل شده اند. هسته کاتالیست، لایه اکسیدی و ماده کاتالیست سه قسمت مهم تشکیل دهنده این کاتالیزور ها مي باشند و در ادامه به طور خلاصه شرح داده مي شوند.
هسته کاتالیست
در مبدل هایی که ویژه خودروها هستند، از برخی بستر های سراميکی مونولیتی با ساختار لانه زنبوری استفاده مي شود.
لایه اکسیدی
در حقیقت این لایه نگه دارنده ماده کاتالیست است که افزایش دهنده سطح مخصوص کاتالیست مي باشد. این لایه معمولا از جنس اکسید آلومينیوم، دی اکسید تیتانیوم، دی اکسید سیلیکون یا ترکیبی از سیلیکا و آلومينا انتخاب مي شود.
ماده کاتالیست
هر مبدل کاتالیستی دارای یک ماده اصلی است که ماده کاتالیست نام دارد و به طور معمول جزو فلز های گران قیمت مانند پالادیوم، رادیوم، پلاتین، طلا و کادميوم انتخاب مي شود. ولی به دلیل صرفه جویی در هزینه معمولا از فلز های پالادیوم و رادیوم استفاده مي شود.
گفتنی است در عین حال که این قطعه از خودرو منجر به تبدیل گازهای سمي به گازهای بی ضرر مي شود، در طول این واکنشها برخی از محصولات سمي به مقدار کم تولید مي شوند. این گاز های سمي عبارتند از: سولفید هیدروژن و آمونیاک. این واکنش های شیميایی معمولا به طور ناخواسته به وجود مي آیند. این واکنش های ناخواسته مبتنی بر واکنش های سه مرحله ای به وجود مي آیند.با اینکه حذف چنین واکنشهایی امکان پذیر نیست ولی با ایجاد یک سری از تغییرات در جنس ماده کاتالیست و یا لایه اکسیدی مي توان تا حد زیادی از بروز دادن چنین واکنشهایی جلوگیری نمود. به عنوان مثال برای جلوگیری از تولید سولفید هیدروژن، مي توان نیکل یا منگنز را به لایه اکسید فلزی اضافه نمود. دلیل آن هم حساسیت این فلزات نسبت به جذب گوگرد مي باشد و مانع از جذب نمودن آب توسط لایه اکسیدی مي شوند. به عبارتی بهتر، سولفید های هیدروزن وقتی به وجود مي آیند که گوگرد در دمای پایین به وسیله لایه اکسیدی جذب شده باشد. پس از اینکه گوگرد در دمای پایین جذب شد، در مرحله بعدی در دمای بالا آزاد مي شود و بعد از ترکیب شدن با هیدروژن، گاز سولفید هیدروژن تشکیل خواهد شد.
عمر مفید کاتالیست چقدر است؟
این قطعه بسیار حیاتی، مشابه انبار صداخفه کن اگزوز و در مسیر دود خروجی اگزوز موتور قرار دارد و می تواند آلودگی تولیدی موتور را تا ۲۰ برابر کاهش دهد. عمر این قطعه با انسداد منافذ آن به پایان می رسد و در این مرحله این قطعه قادر به کاهش آلاینده های خروجی از اگزوز نخواهد بود.حرارت بالا، سمی شدن به وسیله مواد خروجی از موتور و ضربه های مکانیکی خارجی، باعث چسبندگی و انسداد منافذ سطوح کاتالیست ها و در نتیجه کاهش اثردهی آن ها می شود. عمر مفید واکنشگرهای کاتالیستی حدود ۸۰ هزار کیلومتر است. علاوه بر آن بدسوزی موتور به دلیل خرابی شمع ها، وایرها و انژکتورها نیز می تواند سوخت نسوخته را وارد این قطعه کند و عمر آن را کاهش دهد.
چرا باید به کیفیت کاتالیست خودرو توجه کنیم؟
کاهش کارایی و انسداد منافذ کاتالیست و یا عدم استفاده از آن در خودرو، باعث احتراق ناقص در موتور خودرو می شود که این امر سبب افزایش غلظت آلاینده های خروجی از اگزوز و فرسایش قطعات موتور خواهد شد. برداشتن این قطعه بسیار موثر در کاهش آلودگی خودرو و یا عدم تعویض به موقع آن پس از پایان یافتن عمر مفید آن می تواند صدمات جدی به هوایی که تنفس می کنیم وارد آورد و سبب افزایش آلودگی هوا شود.
چرا کاتالیست خودرو خراب می شود؟
بسیاری از شرکت هایی که در زمینه تولید کاتالیست خودرو فعالیت دارند، مدعی هستند که این قطعه ۱۰۰ هزار تا ۱۵۰ هزار کیلومتر دوام دارد، اما باید متذکر شد که در واقعیت این چنین نیست و این قطعه زودتر از آنچه گفته می شود از کار می افتد؛ به ویژه در کلان شهرها که میزان ترافیک بیشتر است. حال عوامل گوناگونی وجود دارد که می توان آن ها را از جمله دلایل خرابی کاتالیزور خودرو در نظر گرفت که در ادامه بیشتر با آن ها آشنا خواهیم شد.
بد عمل کردن سیستم احتراق
اگر سیستم احتراق خودرو شما عملکرد درستی نداشته باشد، کاتالیزور خودرو در مدت زمان کوتاهی دچار مشکل خواهد شد، زیرا عمل احتراق به درستی صورت نخواهد گرفت و بد سوزی رخ خواهد داد. به دنبال بد سوزی، سوخت به شکل ناقص خواهد سوخت که این موضوع باعث تولید حجم زیادی دوده و جمع شدن آن در مبدل (کاتالیست) خواهد شد. شما می توانید در چنین حالتی آن را تمیز کنید، اما اگر شبکه های کاتالیزور ذوب شود، دیگر تمیز کردن آن فایده نخواهد داشت.
استفاده از سوخت بی کیفیت
استفاده از سوخت بی کیفیت یا کم کیفیت، باعث می شود که کاتالیست خودرو از کار بیفتد، زیرا چنین سوختی به طور کامل نمی سوزد و مابقی فرآیند سوخت در کاتالیزور انجام خواهد شد که این موضوع باعث می شود ذرات ریز، فیلتر را مسدود کند و باعث مشکل شود.
به کار گرفتن کاتالیست بی کیفیت یا تقلبی
اگر کاتالیست خودرو تعویض شده و یک مدل تقلبی یا بی کیفیت را جایگزین آن کرده اید، باید منتظر خراب شدن آن باشید، زیرا به طور معمول کاتالیست های تقلبی، قطر سلول های کوچک تری دارند که این موضوع باعث خرابی زودتر قطعه می شود.
اگزوز خودرو از چه اجزایی تشکیل شده است؟
