انواع کاتالیزور خودرو و تفاوت‌های آن‌ها
کاتالیزور خودرو قطعه‌ای حیاتی در سیستم اگزوز است که با تبدیل آلاینده‌های مضر گازهای خروجی، نقش مهمی در کاهش آلودگی هوا و بهبود عملکرد خودرو ایفا می‌کند. در این مقاله با انواع کاتالیزورهای دو طرفه و سه طرفه و تفاوت‌های کلیدی آن‌ها آشنا خواهید شد.
کاتالیزور چیست و چه نقشی دارد؟
به گزارش خودران، کاتالیزور یا مبدل کاتالیستی قطعه‌ای است که در زیر خودرو به لوله اگزوز متصل می‌شود و وظیفه دارد محصولات جانبی مضر گازهای خروجی را فیلتر کرده و بسوزاند. این قطعه باعث کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و بهبود کارایی خودرو می‌شود.
انواع کاتالیزور خودرو
1. کاتالیزور دو طرفه (Two-Way Catalyst)
این نوع مبدل کاتالیزوری، دو وظیفه اصلی دارد:
- اکسیداسیون مونوکسید کربن (CO) به دی‌اکسید کربن (CO2):
2CO + O2 → 2CO2 - اکسیداسیون هیدروکربن‌ها (سوخت نسوخته و نیمه‌سوخته) به دی‌اکسید کربن و آب:
CxH2x+2 + [(3x+1)/2] O2 → xCO2 + (x+1)H2O
کاتالیزورهای دو طرفه بیشتر در موتورهای دیزلی برای کاهش هیدروکربن‌ها و مونوکسید کربن استفاده می‌شوند. همچنین تا سال 1981 در موتورهای بنزینی خودروهای آمریکایی و کانادایی به کار می‌رفتند. اما به دلیل ناتوانی در کنترل اکسیدهای نیتروژن (NOx)، جای خود را به کاتالیزورهای سه طرفه دادند.
2. کاتالیزور سه طرفه (Three-Way Catalyst)
از سال 1981، کاتالیزورهای سه طرفه به عنوان استاندارد در خودروهای بنزینی در آمریکا، کانادا و بسیاری کشورها معرفی شدند. این کاتالیزورها سه وظیفه همزمان دارند:
- کاهش اکسیدهای نیتروژن (NOx) به نیتروژن و اکسیژن:
2NOx → xO2 + N2 - اکسیداسیون مونوکسید کربن به دی‌اکسید کربن:
2CO + O2 → 2CO2 - اکسیداسیون هیدروکربن‌های نسوخته به دی‌اکسید کربن و آب:
CxH2x+2 + [(3x+1)/2] O2 → xCO2 + (x+1)H2O
کاتالیزورهای سه طرفه در یک محفظه یا در دو بخش جداگانه قرار می‌گیرند و زمانی بهترین عملکرد را دارند که موتور در نسبت هوا به سوخت نزدیک به استوکیومتری (حدود 14.6 تا 14.8 قسمت هوا به 1 قسمت سوخت) کار کند.
نکات مهم درباره کاتالیزورهای سه طرفه
- این کاتالیزورها مجهز به سیستم‌های کنترل حلقه بسته هستند که با استفاده از سنسورهای اکسیژن، نسبت دقیق هوا و سوخت را تنظیم می‌کنند.
- عملکرد بهینه کاتالیزور به نوسان بین شرایط غنی (سوخت اضافی) و بدون چربی (اکسیژن اضافی) بستگی دارد.
- در شرایط خارج از محدوده بهینه، کارایی تبدیل آلاینده‌ها کاهش می‌یابد.
- سیستم کنترل باید تعادل بین کاهش NOx و اکسیداسیون هیدروکربن‌ها را حفظ کند.
- این کاتالیزورها توانایی ذخیره و آزادسازی اکسیژن را دارند که در بهبود عملکرد نقش کلیدی دارد.
مشکلات و واکنش‌های جانبی
- واکنش‌های ناخواسته‌ای مانند تشکیل سولفید هیدروژن (H2S) و آمونیاک (NH3) ممکن است در کاتالیزور رخ دهد.
- استفاده از سوخت‌های کم گوگرد یا بدون گوگرد می‌تواند این واکنش‌ها را کاهش دهد.
- تغییرات در پوشش کاتالیزور و فلزات گرانبها می‌تواند به کاهش محصولات جانبی نامطلوب کمک کند.
کاتالیزورهای خودرو نقش اساسی در کاهش آلاینده‌ها و حفاظت از محیط زیست دارند. دو نوع اصلی آن‌ها، کاتالیزور دو طرفه و سه طرفه هستند که هر کدام کاربرد و ویژگی‌های خاص خود را دارند. امروزه کاتالیزورهای سه طرفه به دلیل توانایی بالاتر در کنترل آلاینده‌ها، در خودروهای بنزینی رایج‌تر هستند.
