尾气治理专栏

三元催化器的工作原理

字号+ 作者:jingbao 来源:未知 2019-08-22 10:29

随着人们对氮氧化物对环境的影响的认识加深,对氮氧化物的排放要求越来越高。采用EGR和贫氧燃烧难以满足氮氧化物的排放要求,必须采取措施将尾气中的氮氧化物加以转化。 最初的

随着人们对氮氧化物对环境的影响的认识加深,对氮氧化物的排放要求越来越高。采用EGR和贫氧燃烧难以满足氮氧化物的排放要求,必须采取措施将尾气中的氮氧化物加以转化。
最初的想法是在发动机的出口处安装两级催化剂。因为发动机贫氧燃烧,发动机出口处的气体还原剂过剩,这有利于氮氧化物的转化,所以首先在一级催化剂中将氮氧化物转化,然后在一二级催化剂之间加入空气,并在二级催化剂中转化一氧化碳和碳氢化合物(氧化反应)。但是在一级催化剂中氮氧化物往往被转化为氨(NH3),而氨在二级催化剂中又被氧化成氮氧化物,这样并没有达到降低氮氧化物排放的要求。
 
汽油发动机通过燃烧,把汽油中储存的热能转化成机械能驱动汽车。汽油和空气的混合物在汽缸中被压缩后,借助火花塞产生的电弧发生燃烧,产生压力驱动活塞往复运动,从而提供动力。汽油是碳氢化合物的混合物,如果有足够的空气、理想的混合和足够的燃烧时间,则汽油和空气中的氧气完全燃烧,反应产物将是对环境危害较小的二氧化碳和水。但是由于燃烧在极短时间内进行,而且汽油和空气也达不到完全理想混合的状态,因此碳氢化合物的燃烧不可能完全,总会有一些副产物生成。对环境有害的燃烧副产物有一氧化碳(不完全燃烧)和碳氢化合物(没有燃烧和部分燃烧)。另外,空气中的氧气和氮气在汽缸里的高温下发生反应,生成一氧化氮和少量二氧化氮,合称氮氧化物。在汽油燃烧产生的尾气中,污染物的含量和发动机的设计与运行状态有关,污染物在尾气中的含量为500~1000ppm的氮氧化物、1%~2%的一氧化碳、大约3000ppm的碳氢化合物(以C1计算)。碳氢化合物是多种物质的混合物,一般是烷烃、烯烃和芳香烃的混合物。此外发动机的燃烧尾气中还有约占一氧化碳含量三分之一的氢气,含有约10%的水、约20%的二氧化碳和少量的氧气,其余为氮气。

 
一氧化碳、碳氢化合物与氮氧化物对环境和人体健康形成直接或间接的损害,国家对它们的排放有严格的要求。无论发动机的设计和运行多么完善,尾气从发动机直接排放都不可能满足排放法规的要求,必须有专门的后处理设备来转化它们。依照目前和将来的排放标准,必须将发动机尾气中95%以上的污染物加以转化,才能满足要求。如前所述,使用三元催化剂可以将汽油发动机尾气中的有害物质加以清除。
 
三元催化器就是汽车尾气排放的重要防线,它对尾气中的有害气体进行分解处理,生成不具备污染元素的水和二氧化碳等。三元催化器中涂覆的贵金属也很重要,废气的转化率衡量有多少污染物可以被转化,是催化剂最重要的指标。因为转化率和催化剂的工作温度、空速、气体空燃比等都有关,所以必须指明是哪一种污染物在什么条件下的转化率。在多数情况下只测量某一因素对转化率的影响。
 
最常见的是测量转化率随空燃比的变化。在经典的三元催化剂中一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物的转化率随空燃比的变化。在固定温度下,将反应器的进气成分逐渐改变,其空燃比从高到低(或从低到高)变化,同时测量每种污染物的转化率的变化。一般情况下,在空燃比达到理论值时,一氧化碳和氮氧化物的转化率同时达到最高。空燃比升高,氮氧化物的转化率急剧下降;空燃比下降,一氧化碳的转化率下降。碳氢化合物对空燃比没有一氧化碳和氮氧化物敏感。这个测试可以观测到在最佳。


三元催化器的基本原理是,当尾气从排气管进入三元入口,接触到涂覆剂,一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物和氧气与稀有贵金属可以相互反应,生成对环境基本无害的产物(水、氮气和二氧化碳)。
 从以上小编整理到的资料中可以了解到,汽车在带给我们便利的同时也给整个世界环境带来了污染,环境污染是不可忽视的事情,地球是我们唯一的家园,保护环境保护地球应该从小做起,从我做起。国六的颁布虽然对汽车产业带来了一定的影响,库存车的销售会受到冲击,但是从长远利益来看,尾气的严控,不管是从汽车还是柴油车,都是必须早早控制的事情。国家对环境的保护不仅是从汽车尾气上,还有从打造生态平衡,绿植覆盖,新能源的研发使用等等多个方面都在努力。
 

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