Conversor catalítico
Convertidor catalítico , neutralizador : un dispositivo en el sistema de escape de un motor de combustión interna , diseñado para reducir la toxicidad de los gases de escape a través de la reducción catalítica de óxidos de nitrógeno y el uso de oxígeno formado a partir de esta reacción para oxidar monóxido de carbono e hidrocarburos no quemados .
La mejor relación de entrada de combustible a aire al motor para esta tarea es estequiométrica .
Además, su funcionamiento está controlado por una sonda de oxígeno residual (sonda lambda) .
Historia
Eugène Goudry desempeñó un papel decisivo en el desarrollo de los convertidores catalíticos . Comenzaron a usarse ampliamente en automóviles en los Estados Unidos a mediados de la década de 1970 en relación con la introducción de requisitos ambientales más estrictos [1] .
Cómo funciona
Las principales sustancias producidas durante el funcionamiento del motor son inocuas. Están:
- nitrógeno (N 2 ) - el aire consiste en 78% de nitrógeno;
- agua (H2O ) ;
- dióxido de carbono (CO 2 ) - en sí mismo inofensivo (en pequeñas cantidades), pero se cree que su exceso conduce al calentamiento global;
Sin embargo, el proceso de combustión no es perfecto y, además de sustancias inofensivas, se liberan sustancias tóxicas y nocivas durante el funcionamiento del motor. Estas sustancias son:
- hidrocarburos (CH x ) - el componente principal del smog;
- óxidos de nitrógeno (NO x ) - otro componente del smog;
- el monóxido de carbono (CO) es un gas venenoso incoloro e inodoro;
En los convertidores catalíticos se utilizan dos tipos de catalizadores: reductores y oxidantes.
El catalizador de reducción utiliza platino y rodio para catalizar la descomposición de los óxidos de nitrógeno en nitrógeno y oxígeno moleculares inertes e inofensivos.
En un catalizador de oxidación, que normalmente consiste en platino y paladio, el oxígeno libre resultante reacciona con los hidrocarburos del combustible no quemado y el monóxido de carbono.
También pueden ocurrir reacciones redox entre el óxido nítrico y el monóxido de carbono.
En una forma simplificada, estas reacciones químicas se ven así:
- NO 2 N 2 + O 2
- C x H y + O2CO2 + H2O ; _ _
- NO + CON2 + CO2 ;
- CO + O2CO2 ; _
Y otros.
Los convertidores catalíticos que se utilizan en los automóviles requieren que el motor funcione con una relación de exceso de aire (α) lo más cercana posible a la unidad. Esto hace imposible utilizar una mezcla pobre (α>1) para aumentar la eficiencia y una mezcla rica (α<1) para obtener más potencia en ciertos modos.
Convertidores catalíticos para motores diesel
Los convertidores catalíticos en los motores diesel no logran reducir las emisiones de NOx . Una de las razones es que los propios motores diésel funcionan a una temperatura más baja que los motores de gasolina y no alcanzan la temperatura óptima para este tipo de catalizador. Algunos de los principales expertos en automóviles ecológicos han ideado un nuevo sistema de escape que ayuda a remediar esta deficiencia. Inyectan una solución acuosa de urea en el tubo de escape antes de que los gases lleguen al convertidor. La urea reacciona con el NOx para producir nitrógeno y vapor de agua, reduciendo la cantidad de óxidos de nitrógeno en los gases de escape en más del 90 por ciento.
Construcción
Los convertidores catalíticos modernos son de dos o tres componentes. Un convertidor de tres vías es una caja metálica de acero inoxidable con un espaciador térmico en las paredes, en el que hay una estructura de "panal de abeja" o, más raramente, una estructura tipo "perlas de cerámica". La estructura de nido de abeja es de metal o cerámica y está recubierta de sustancias catalizadoras, normalmente platino, rodio o paladio (en los últimos años, algunos modelos están empezando a utilizar oro, ya que es más económico que otros metales catalizadores).
El diseño de cerámica es más común, ya que es más barato, pero este diseño tiene una gran desventaja: la fragilidad. Un pequeño golpe es suficiente para que los panales de cerámica se desmoronen.
Notas
- ↑ Palucka, Tim (invierno de 2004). "Haciendo lo imposible" . Invención y Tecnología . 19 (3). Archivado desde el original el 3 de diciembre de 2008 . Consultado el 14 de diciembre de 2011 .
Véase también
Enlaces
- Yuri Makarov. Neutralizador - ¿y nuestro futuro? // conducción : log. - M. : Al volante, 1997. - Nº 7 . - S. 48 . Archivado desde el original el 2 de abril de 2015.
- Catalizador automotriz: tipos, dispositivo, principio de funcionamiento e impacto ambiental.