汽车催化转化器及其功能

汽车催化转化器是一种发动机机外净化置，它能净化汽车排出的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、碳氢化合物(HC)和氮氧化物(NO)。仅能净化CO和HC的催化转化器为氧化型催化转化器;

能净化CO、HC和NO对环境污染的催化转化器为三效催化转化器。

催化转化器的最外部为不锈钢壳体，其内部为催化剂载体。催化剂载体可分为由堇青石制成峰窝状载体、金属载体或颗粒型载体(如图1)。载体外面涂有催化剂。三效催化转化器所使用的催化剂一般为衡有金属铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)，并添加碱金属的氧化物作为助剂，为了提高催化剂的稳定性，又添加衡土氧化物镧(La)、铈(Ce)等(如图2)。

催化转化器利用排气中残余的氧和排气温度，在催化剂表面进行氧化还原反应，使有害物质CO、HC和NO变成无害物质，从而减少对环境的污染，改善大气质量。

1.安装有催化器的汽车绝对不允许使用有铅汽油

有铅汽车中的铅化物在发动机中燃烧后形成固体物质会沉积在催化转化器载体表面上，从而使催化转化器丧失转化能力。通常把这种现象称为"铅中毒"。同时，也不要随便往小摊贩油或机油中加入各种添加剂，以防损坏催化转化器。

2.要避免催化转化器发生磕碰

虽然在设计时对催化剂载体的机械强度有一定要求，使其能承受汽车的振动，但不能随过大载荷，否则催化剂载全会损坏。装有催化转化器的汽车如果在行驶中感到排气不畅，应及时检查，防止损坏的催化剂载体随排气共振倒流入气缸。

3.汽车不要长时间怠速，以防催化转化器烧坏

由于怠速时混合过浓，废气中含氧量不足，末燃混合气进入催化转化器载体重新燃烧会使温度急剧升高，而把催化剂载体烧坏。

4.要避免突然加速，以防止催化转化器过热

5.要保证发动机正常运转，以防止催化转化器排气净化率最佳

由于三效催化转化器要求发动机始终处于理论空燃比(14.7:1)的情况下工作，这时排气净化率最高。发动机电控系统、点火系统和燃油系统的故障都会使发动机工作不正常，混合气浓度偏离理论空燃化，使排气净化率降低，三效催化转化器寿命缩短。

目前，我国催化转化器基本有下面三种来源:

1)完全进口，在国内与电喷系统匹配;

2)进口载体。例如，进口德固萨、 Eugelhard等公司的载体在国内封装;

3)完全由国内公司制造:陶瓷载体、催化剂涂层、封装成催化转化器总成。

控制汽车尾气的排污技术有机内净化和机外净化两种，前者是基础，后者是必不可少的重要组成部分，只有两者结合，才能使汽油机排污控制在日益严格的法规范围内，而机外净化首选应为催化转化器。但是，如果机内净化不好，会使催化转化器的寿命大大缩短。

催化剂是一种物质，是催化转化器的核心部件。它加速化学反应趋于平衡，而自身在反应的最终产物中不显示。催化剂的主要性能是:活性、选择性、稳定性和寿命指标。

活性是指催化剂影响反应进程变化的程度，活性越高，原料转化率的百分数越大;选择性是指所消耗的原料中转化成目的产物的分率;稳定性是指它的活性和选择性随时间变化的情况;催化剂不能无限期地使用，在长期受热和化学作用下，也会受到不可逆的物理和化学变化，受到亿万次的侵袭，最终导致其失活。

现代贵金属催化剂包括氧化剂Pt(铂)，Pd(钯)和还原催化剂Rh(铑 )，氧化与还原催还化剂的质量比一般为5:1，贵金属的总质量占涂层质量的0.1%-0.5%，贵金属含量与载体体积计算为1.5g/L左右。从长远看，使用一般金属代替贵金属应为努力方向，目前市场上铂的价格比黄金贵一倍多，也可能因为催化剂运用过多是原因之一。

陶瓷载体也是催化转化器的关键部件。其重要材料之一为堇青石，它耐高温，最高连续工作温度可达1200℃，强度高，线膨胀系数低。载体采用有效的表面和适宜的孔结构，国产的陶瓷载体开孔率可达400-460目/inch2，最小壁厚可达0.16mm左右。

它可以增强催化剂的机械强度，也提高了它的抗磨损、抗冲击、抗重力、抗压、抗高温、相变的能力，改善了催化剂的传导性、减少活性组分的含量，特别是在使用贵金属催化剂铂、钯、铑时，可将活性组分高度分散，减少用量。总之，载体的质量对催化器是极为重要的。

催化转化器的总成同时要经过一系列试验和转化要求达到的效率，使用寿命一般为8万公里以上。

随着加严的发动机排气污染物限值的标准陆续出台，我国的汽车发动机全部加装催化转化器的日期已经到来，好在我国的科研人员早在70年代就已开始研究二元催化转化器，并开始了艰苦的创业。虽然与国外一些大公司有一定差距，但已取得了令人欣喜的成果。

其中，载体--催化剂及其涂层--封装等技术已完全掌握。例如:山西净土、天津卡达克、长春莱特、大连华克、北京绿创、上海红湖、无锡力达、昆明、温州等十几家已形成一定规模。

催化转化器在一定程度上提高了空气的酸度。

汽车尾气污染物主要包括:一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、二氧化硫、烟尘微粒( 某些重金属化合物、铅化合物、黑烟及油雾)、臭气，而汽车尾气净化催化剂，活性组分为Pd、Pt、Rh;助催化剂一般为Co、Mn、Ni等，载体一般为堇青石蜂窝体，也有用球状Ai2O3的，在催化剂的作用下，一些低价氮化物和硫化物，转化更多的高价的氧化物，在遇到水的作用下，生成强酸，例如硫酸，硝酸，所以酸性增强，即空气的酸度增加。