همه چیز درباره ی کاتالیزور خودرو

انتشار ترکیبات هیدروکربنی در صنعت خودروسازی به یک بحران تبدیل شده است. افزایش آگاهی از تاثیرات گرمایش جهانی بر تغییرات آب و هوایی، باعث افزایش تقاضا برای خودروهای هیبریدی و الکتریکی شده است. با این حال، قبل از بررسی جایگزین‌های تجاری برای موتورهای بنزینی و دیزلی، مبدل‌های کاتالیزوری همچنان نقش اساسی در کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای ایفا می‌کنند. در این مقاله، به بررسی اهمیت و عملکرد مبدل‌های کاتالیزوری یا کاتالیست خودرو و نحوه کاهش گازهای آلاینده اگزوز پرداخته می‌شود.

کاتالیست خودرو چیست؟

مبدل کاتالیزوری یا کاتالیست، جزء اجزای سیستم اگزوز خودرو است که آلاینده‌های مضر را از طریق واکنش‌های شیمیایی به مواد با آلایندگی کمتر تبدیل می‌کند. موادی نظیر مونوکسید کربن و اکسیدهای نیتروژن از طریق این واکنش‌ها به دی‌اکسید کربن، نیتروژن، و بخار آب تبدیل می‌شوند. مبدل‌های کاتالیزوری از اواخر دهه ۷۰ میلادی در بسیاری از خودروها به کار گرفته شدند و از آن زمان به صورت گسترده در سطح جهان استفاده می‌شوند.

وظیفه کاتالیست خودرو چیست؟

فرآیند کاری کاتالیست خودرو ممکن است به نظر برخی پیچیده به نظر رسد، اما در واقع روش کاری نسبتاً ساده دارد. کاتالیزورها جزء مواد شیمیایی هستند که با شرکت در واکنش‌های شیمیایی، سرعت این واکنش‌ها را افزایش می‌دهند. آن‌ها تنها سرعت واکنش را افزایش می‌دهند و در کل فرآیند تغییری ایجاد نمی‌کنند. حضور کاتالیست خودرو باعث افزایش سرعت این فرآیند می‌شود، همچنین این فرآیند به طور خودکار در دمای بالای گازهای خروجی اگزوز انجام می‌شود.

سرعت افزایش یافته واکنش باعث می‌شود کل فرآیند در مسیر اگزوز به مقدار بیشتری انجام شود و انتشار گازهای آلاینده به حداقل ممکن کاهش یابد. با توجه به اینکه این فرآیند در دمای بالا صورت می‌گیرد، کاتالیست خودرو عمدتاً در نزدیکی موتور قرار داده می‌شود. همچنین، این بهترین عملکرد را پس از ۱۵ دقیقه از روشن شدن خودرو ارائه می‌دهد. بنابراین، در دقایق اولیه رانندگی، احتمال انتشار گازهای آلاینده به بیرون بیشتر است.

تاریخچه استفاده از کاتالیست در خودرو

مبدل‌های کاتالیزوری از قرن نوزدهم در اتومبیل‌های اولیه فرانسوی وجود داشتند. با این حال، استفاده عموم از کاتالیست خودرو به دهه ۷۰ میلادی بازمی‌گردد. اکنون بیشتر خودروهای بنزینی و دیزلی دارای مبدل کاتالیزوری هستند و انواع مختلفی از آن‌ها تولید شده است. همچنین بسیاری از خودروها سیستم‌های تکمیلی دارند که با کاتالیست خودرو همکاری می‌کنند تا به پاک‌سازی بیشتر گازهای خروجی اگزوز کمک کنند. به عنوان مثال، گردش مجدد گازهای خروجی، فیلترهای ذرات دیزل و فناوری کاهش کاتالیزوری انتخابی بر اساس AdBlue.

کارکرد مبدل‌های کاتالیزوری

مبدل کاتالیزوری به لوله اگزوز زیر خودرو متصل می‌شود. این مبدل به صورت یک محفظه فلزی طراحی شده است که داخل آن چندین صفحه توری سرامیکی وجود دارد. این صفحه سرامیکی با پوشش پلاتین (Pt)، پالادیوم (Pd) و رودیوم (Rh) مقاوم در برابر اکسیداسیون، خوردگی و اسید است. بدین ترتیب، مواد پوشش داده شده بر اساس پلاتین و پالادیوم به عنوان کاتالیزور اکسیداسیون و پلاتین و رودیوم به عنوان کاتالیزور احیا عمل می‌کنند. این مواد بدون تحت تأثیر قرار گرفتن خود، واکنش‌های شیمیایی را آغاز می‌کنند.

برای آشنایی با ساختار اگزوز در خودرو و علائم خرابی آن، به لینک بررسی اگزوز و علائم خرابی آن مراجعه نمائید.

عمر مفید کاتالیست خودرو

حقیقت این است که در وسایل نقلیه مدرن، یک کاتالیست خودرو باید عمر ماشین یا کامیون را داشته باشد. بدین ترتیب انتظار می رود که حداقل عمر متوسط یک خودرو یعنی 160 هزار کیلومتر را داشته باشد.

علائم خرابی کاتالیست خودرو

گاهی اوقات صاحب خودرو ممکن است بوی بد ناشی از موتور یا سیستم اگزوز را استشمام کند. این امر ممکن است به خاطر خرابی کاتالیست خودرو باشد. از جمله علائم احتمالی خرابی مبدل کاتالیزوری می توان به موارد زیر اشاره کرد.

• روشن شدن چراغ چک موتور: بارزترین علائم گرفتگی مبدل کاتالیزوری، چراغ چک موتور روشن است. اگر متوجه شدید که چراغ چک موتور شما روشن است، برای تعیین اینکه آیا مبدل کاتالیزوری علت است یا خیر، خودرویتان را بررسی کنید.
• مشکل در استارت ماشین: هنگامی که مبدل کاتالیزوری مسدود شود، باعث می شود مقدار زیادی دود از طریق سیستم اگزوز عبور کند. اگر سیستم کاتالیست خودروی شما مسدود باشد، موتور شما احتمالاً خاموش شده و پس از چند ثانیه یا چند دقیقه بعد روشن می شود.
• شتاب ضعیف خودرو. کاهش عملکرد موتور: یکی از بارزترین نشانه هایی است که مبدل کاتالیزور خودرو شما می تواند داشته باشد. یک مبدل کاتالیزوری از کار افتاده، از خروج گازهای لوله اگزوز جلوگیری می کند. گازهای مضر در محفظه احتراق گیر می کنند که منجر به احتراق ناقص، کاهش شتاب، عملکرد موتور و افزایش تاخیر موتور می شود.
• استشمام بوی گوگرد از اگزوز: یکی دیگر از علائم خرابی کاتالیست خودرو این است که بوی گوگرد را که شبیه بوی تخم مرغ فاسد است را استشمام کنید. در چنین شرایطی علت این می‌تواند باشد که مبدل در پردازش گوگرد گازهای خروجی اگزوز مشکل دارد و باعث استشمام چنین بویی از خودرو می‌شود.
• خاموش شدن ناگهانی خودرو: یکی دیگر از علائم خرابی کاتالیست خودرو این است که گازهای ناشی از احتراق مخلوط سوخت و هوا از داخل موتور خارج نمی‌شوند.
• مصرف سوخت زیاد: از دیگر علائم خرابی کاتالیست خودرو این است که مصرف سوخت خودرو شما به طور غیر طبیعی افزایش می‌یابد. علت می‌تواند در این باشد که احتباس گازهای ناشی از احتراق در فضای بین سیلندر و پیستون‌ها باعث احتراق ناقص شود. احتراق ناقص سوخت نیز باعث افزایش مصرف سوخت خواهد شد.
• عملکرد ضعیف در تست انتشار دود خودرو: یکی دیگر از راه‌های تشخیص خرابی کاتالیست خودرو این است که میزان گازهای آلاینده را در خروجی اگزوز بررسی کنیم. یک کاتالیست خراب، عملکرد ضعیفی را در حذف آلاینده‌های مضر خواهد داشت.

جمع بندی

انتشار گازهای مضر از خودرو ها و آگاهی نسبت به گرمایش جهانی و تأثیر آن بر تغییرات آب و هوایی، منجر به محبوبیت خودروهای هیبریدی و الکتریکی شده است. با این حال، قبل از جایگزینی انواع این خودرو های تجاری مبدل‌های کاتالیزوری همچنان نقش اساسی در کاهش انتشار این گازها ایفا می‌کنند. با توجه به اهمیت موضوع در این محتوا به بررسی این مبدل ها و نحوه کارکرد آن ها پرداخته ایم. کاتالیست، بخشی از سیستم اگزوز خودرو است و به فرم یک محفظه فلزی است که داخل آن چندین صفحه توری از جنس سرامیک قرار دارد. این صفحه سرامیکی با پلاتین (Pt)، پالادیوم (Pd) و رودیوم (Rh) پوشیده شده است که آلاینده های مضر را از طریق واکنش شیمیایی و به عنوان کاتالیزور به موادی با آلایندگی کمتر تبدیل می کنند.