Mi is az a katalizátor?

Frissítve:
2018-09-18, 21:56

Az egyre újabb EURO-normák megkövetelik az egyre kisebb károsanyag-kibocsátást, ami elképzelhetetlen lenne a katalizátorok nélkül

Hihetetlen, de az első katalizátorok nem Európában jelentek meg, hanem Amerikában 1975-ben, az öreg kontinensre csak 1986-ban jelentek meg a piacon az első katalizátoros autók, míg nálunk inkább a rendszerváltás után terjedtek el.

Hogy mik a katalizátorok arról már mindenki hallott kémiaórán, vagyis olyan anyagok, amik anélkül, hogy maradandóan megváltoznának változtatják meg a kémiai folyamatok sebességét, akár jelentősen is.

Az autóiparban a katalizátor látja el a feladatot, hogy a lehető legnagyobb mértékben csökkentse az autóból kikerülő kipufogógáz károsanyag-tartalmát. A legelső katalizátorok még csak oxidációs katalizátorok voltak, amik a füstgáz szénhidrogén és szén-monoxid tartalmát alakították át vízgőzzé és szén-dioxiddá. Ezek a korai katalizátorok még nem voltak képesek a nitrogén-oxidok redukciójára.

katalizátor környezetszennyezés alkatrész

Az alkatrész, ami megakadályozza, hogy még több környezetszennyező anyag kerülhessen a levegőbe

A két gázkomponensre ható katalizátorok már két darab egymáshoz kapcsolt külön elemből állnak, az első egy redukciós katalizátor ahol a nitrogén-oxidokat redukálják, a második egy oxidációs katalizátor, ahol a szénhidrogének és a szén-monoxid átalakítása következik be. Jobb hatásfokkal dolgozik, mint a korábbiak, de a mai normáknak közel sem tudnak már megfelelni.

Végül a három gázkomponensre ható katalizátorok mind a nitrogén-oxidok, a szénhidrogének és a szén-monoxid szintjét jelentősen csökkentik. A három gázkomponensre ható katalizátorokba beépítésre került egy lambda-szonda is, ami méri a kipufogógáz összetételét, és ha abban az optimális értéktől változás áll be, a változásnak megfelelően állítja be a motorbe kerülő üzemanyag és levegő arányát.

A katalizátorok felépítése

A katalizátorok felépítése nem túl bonyolult, ha a főbb részeit nézzük, hogy mikből áll kívülről a katalizátor belseje felé haladva:

  • Hegesztett lemezház borítás
  • hőterelő palást
  • katalizátor mag
  • és a magra felvitt katalitikus réteg

A katalizátor magja egy extrudált kerámiatömb, amire amelyben rengeteg áramlási csatorna van. A kémiai folyamatok mindig az anyag felületén mennek végbe, az extrudálás pedig jelentősen megnöveli a katalizátormag felületét, amivel a kipufogógáz találkozik. Kürölbelül 1 köbcentiméternyi katalizátormagnak 20 négyzetméteres felületete van.

A katalizátormag anyaga mint azt előbb írtam általában kerámia (magnézium-alumínium szilikát), ami roppant törékeny, ezért is van szükség a megfelelő borításra a környezeti hatásokkal szemben. Hogy ne sérüljön meg, egy elasztikus fémfonattal rugalmasan rögzítik a lemezházba. A kerámiamagos katalizátorokban a falvastagság alig 0.15-0.2 mm között van. Ha nagyobb teljesítményű a motor, akkor a kerámia magos katalizátorok helyett fémmagos katalizátort használnak, amit sokkal vékonyabbra lehet megmunkálni, így elérhető vele akár a 0.05 mm-es falvastagság is, ezáltal a nagyobb felület, ami nagyobb tömegű gáz katalizálását teszi lehetővé.

A katalizátor működése

A katalizátor működésének sematikus ábrája

Az így megnövelt felületű magra viszik fel a nemesfémet, a tulajdonképpeni katalizátor anyagot. Ezek a nemesfémek a platinafémek családjába tartozó platina, palládium és ródium. A platina segíti az oxidációt, a palládium és a ródium a redukciót. Szerencsére elég kevés nemesfém szükséges ahhoz, hogy jól működjön a katalizátor, megközelítőleg másfél gramm a 1000 köbcentiméterenként, de még ez a kis mennyiség is nem egyszer arra sarkallja a tolvajokat, hogy pusztán a nemesfém tartalomért levágják a katalizátort az autóról. Ez leginkább terepjáróknál, egyéb magasabb építésű autóknál szokott előfordulni, ami alá könnyen beférnek szerszámmal a tolvajok.

A katalizátor helye az autóban

Ahhoz, hogy a katalizálási folyamat megindulhasson, minimum 250-300 fokos hőmérséklet szükséges, az ideális működéshez pedig 400-800 fok közötti hőmérséklet. Ha probléma van a motorral, és forróbb a kiáramló gáz hőmérséklete, 1000 fok környékén a katalizátor gyorsabb öregedésére lehet számítani, 1400 fok vagy afölött pedig egész egyszerűen megolvad a katalizátor magja.

 A korábbi, EURO-3-as szintet teljesítő autókban a katalizátor (ezek jellemzően két gázkomponensre hatóak) még az autó a padlólemez alatt kapott helyet, így ezek a sérüléseknek is jobban ki vannak téve, viszont a javításuk-cseréjük pár tízezer forintból megoldható, ha gond van velük.

Az EURO-4-es vagy modernebb környezeti normákat teljesítő autók esetén már bonyolultabb a helyzet, ugyanis a három gázkomponensre ható katalizátorok esetében a megosztottan vannak elrendezve. Vagyis van egy előkatalizátor a motorhoz minél közelebb, ami általában a kipufogó leömlőkkel még egybe is van építve, így ez a cserét határozottan drágává tudja tenni, míg a főkatalizátor a padlólemez alá van építve. Előfordulnak olyan három komponensre ható katalizátorok is, amik nincsenek ketté osztva, viszont az az egyetlen darab katalizátor minél közelebb a motorhoz van beszerelve.

frissen cserélt katalizátor

Jól látható a frissen cserélt katalizátor. Ezt a fajta régebbi katalizátort sokkal könnyebb cserélni, mint ami közvetlenül a kipufogó leömlőkre van építve

A katalizátorokkal alapvetően nem szokott probléma lenni, lévén nincs bennük mozgó alkatrész. Probléma leginkább akkor szokott lenni, ha a lambda-szonda nem mér megfelelően, vagy ha el nem égetett üzemanyag, egyéb szennyeződés kerül a katalizátorba, ami eltömíti azt. Ilyenkor a teljesítménye az autónak jelentősen visszaesik, mert nem tudja megfelelően elvezetni a kipufogógázt. Persze a katalizátor is ugyanúgy el tud öregedni, ahogy folyamatosan átáramlik rajta a forró gáz egy idő után kikoptatja a nemesfém tartalmát, ami a katalizálást végzi.

Ha nem sérült a katalizátorod, csak elöregedett, régebbi autó esetén nem fogsz teljesítménycsökkenést tapasztalni, csak jóval nagyobb lesz a károsanyag-kibocsátása az autónak. Azonban a modern 3 komponensre ható katalizátorok esetén az érzékelők rögtön jeleznek a motorvezérlő elektronikának, hogy vészüzemmódban fusson az autó.

A katalizátor, mint a környezet megmentője?

Sajnos egyelőre úgy tűnik, hiába az egyre fejlettebb technológia, még korántsem lehet kiszűrni a káros anyagokat a kipufogógázból, főleg a dízelautók esetében (ahogy erre a Volkswagen-botrány tökéletesen rávilágított). Azonban katalizátor nélküli autókkal még a mostani szmogriadós napokra is üde tavaszi szellőként gondolhatnál. Az utóbbi pár évben kifejlesztett AdBlue adalékanyag igyekszik a dízelautók károsanyag-kibocsátását csökkenteni, azáltal, hogy ezt a kb. 32%-os karbamid-oldatot a kipufogógázba fecskendezik. Ennek eredményeképpen szinte teljes egészében átalakítja a nitrogén-oxidot nitrogénné és vízgőzzé.

Ha tetszett a cikk, kérlek oszd meg a Facebookon. Köszönöm!

Forrás:

További autós hírek

A lehető legrosszabb pillanatban, egy lejtőn ment tönkre egy teherautó fékje – szúrta ki afelvételt az origo.hu Miután a sofőr…

Az esetet éjjel, hajnali 1 óra körül rögzítette olvasónk, az elmondása szerint. Miután áthajtott a Szerencs utcai VÉDA kapun, majd…

A 29 éves Agina Altinbajeva büszkén posztolta közösségi csatornáján, ahogy hatéves kisfia 128 km/óra sebességgel száguld a nyílt országúton. A…

Halálos vadbaleset történt a 73-as úton, egy közel 200 kilós szarvas lerúgta a motorról a sofőrt és az utasát vasárnap…

A francia városban erősen esett az eső, az autós pedig a rossz látási viszonyok között vakon követte a GPS-t. Amikor…

Kapcsolódó írások

Tesla Model 3
2019. május 22.
Még időpontot is foglal neked a szerelőnél a Tesla legújabb kiegészítője
2018-as Suzuki Vitara elölről
2018. október 23.
Több jeles magyar képviselője is volt az autóiparnak világszerte az idők során, mára pedig számos nagyvállalat van jelen az ország különböző térségeiben.
A Tesla Motors története
2017. január 25.
Minden autógyárnak megvan a maga kis története, de nincs még egy olyan, amelyik úgy és annyira változtatta meg a világot, mint a Tesla
Felfüggeszti a dízelek eladását a Mercedes-Benz
2017. szeptember 01.
Dízelbotrány itt, dízelbotrány ott és bár elvileg a Mercedes nem érintett, azért mégiscsak visszahívnak pár autót átalakításra és egy ideig az E350d-t se árulják