کاتالیزور، کاتالیزگر، کاتالیست یا کاتالیز چیست ؟

خودرو های زیادی در جاده‌ها و خیابان‌های این کره خاکی در حال عبور و مرور هستند که هر وسیله نقلیه یک منبع آلودگی هوا به حساب می آید. که در کلان شهرها، مشکلات بسیاری را به وجود آورده است. برای رفع چنین مشکلاتی، قوانین زیست‌محیطی خاصی را تهیه و تدوین نموده اند. همچنین قانون های را مشخص کرده‌اند که میزان آلودگی هر اتومبیل را محدود نمایند.

طبق گزارش «کاتالیست ایران»، برای رعایت قوانین زیست محیطی در جهت کاهش آلودگی هوا، مکانیزم های گوناگونی برای جلوگیری یا کاهش تولید و انتشار آلایندگی ناشی از اگزوز خودرو‌ها ساخته شده است.

برای کاهش آلایندگی اتومبیل ها، قطعه جذاب با نام مبدل کاتالیزور یا کاتالیست کانورتر(Catalyst Converter) طراحی شده است. کلیه گازهای ناشی از احتراق، قبل از خارج شدن از خودرو، از قسمت کاتالیزگر یا کاتالیزور عبور میکند و مقدار زیادی از آلاینده های خودرو حذف می‌شود.

کاتالیزور عامل اصلی کاهش آلایندگی هوا در خودرور

مبدل کاتالیزور چیست؟

مبدل کاتالیزور یا مبدل کاتالیستی قطعه ای است که در مسیر خروجی اگزوز خودرو قرار می‌گیرد. در اثر واکنش‌های شیمیایی با تبدیل و تغییر گاز‌های سمی ناشی از احتراق موتور به گاز‌های کم ضرر و در بعضی موارد بی ضرر، از آلوده نمودن هوا جلوگیری می‌کند.

کاتالیست ایران لازم میداند تا این مطلب را ذکر نمایید که متناسب با نوع کاتالیزور های استفاده شده در هر خودرو و نوع احتراق و موتور آن خودرو می تواند این آلایندگی ها کمتر و یا بیشتر باشد.

به عنوان مثال کاتالیزور خودرو‌های گازوئیلی طوری طراحی شده اند که در آن واکنش‌های از جنس اکسیداسیون انجام می‌گردد. این واکنش ها مونواکسیدکربن، مشتقات اکسید نیتروژن، و کربوهیدرات‌های که در نتیجه ی احتراق ناقص حامل انرژی یا همان سوخت خودرو، به دی اکسید کربن، نیتروژن، و آب تبدیل می‌شوند.

هر چند که تبدیل کننده های کاتالیستی بیش‌ترین کاربرد را در ماشین ها دارند، اما در هواپیما‌ها، لوکوموتیوها، و نیز ژنراتورها مورد استفاده قرار می‌گیرند. همانطور که در کاتالیست ایران گفته شد این قطعه در راستای اجرای قوانین دولتی و زیست محیطی در جهت رعایت حداکثر میزان آلایندگی خودرو‌ها ابداع شده است.

بخش های مختلف کاتالیزور

این مبدل‌های کاتالیزوری یا کاتالیستی از سه قسمت مهم تشکیل شده  اند که عبارت است از :

• هسته کاتالیست
• لایه اکسیدی
• ماده کاتالیست 

هسته یا بستر کاتالیست: در کاتالیست های مخصوص خودرو، از بستر‌های سرامیکی مونولیتی همراه با ساختار لانه زنبوری استفاده می‌شود.

لایه اکسیدی: نگهدارنده ماده کاتالیست همین لایه اکسیدی می باشد که سطح مخصوص کاتالیست را افزایش می‌دهد. این لایه متشکل از اکسید آلومینیوم (Al۲O۳)، دی اکسید تیتانیوم (TiO۲)، دی اکسید سیلیکون (SiO۲)، و یا ترکیبی از سیلیکا و آلومینا ساخته می‌شود.

ماده کاتالیست: کاتالیست همان ماده اصلی مبدل کاتالیزگر است که از خانواده فلزات گران  قیمت همچون رودیوم، کادمیوم، پالادیوم، پلاتین، و طلا انتخاب می‌شود. اما در جهت کاهش بهای تمام شده کاتالیزورها، معمولا از رادیوم و پالادیوم استفاده مینمایند.

کنش های شیمیایی ناخواسته کاتالیزورها

همچنین، علاوه بر کنش های اصلی کاتالیزورها که باعث تولید محصولات غیر سمی می گردد. تعدادی واکنش‌های ناخواسته نیز صورت می‌گیرند که منجر به تولید گازهای محصولات سمی نظیر آمونیاک (NH۳) و سولفید هیدروژن (H۲S) می‌گردد. این کنش‌ها ناخواسته به طور معمول در کاتالیست های مبتنی بر واکنش‌های سه مرحله‌ای بروز می‌یابند.

هرچند حذف این چنین واکنش‌هایی به صورت کامل امکان  پذیر نیست، اما به طور معمول تعدادی تغییرات در اصل ماده کاتالیزگر و لایه اکسیدی می‌توان از بروز این کنش‌ها تا حدی جلوگیری نمود. کاتالیست ایران به صورت مثالی این مورد را برای شما خوانندگان عزیز ارائه میدهد. برای جلوگیری از تولید سولفید هیدروژن می بایست به لایه اکسید فلزی، منگنز یا نیکل افزود؛ فلزات عنوان شده در کاتالیست ایران نسبت به جذب گوگرد حساس هستند و از جذب آن توسط لایه اکسیدی جلوگیری می نماید.

به عبارت دیگر، سولفید هیدروژن زمانی تولید می‌شود که گوگرد در دمای پایین توسط لایه اکسیدی جذب شده باشد. بعد از جذب گوگرد در دمای پایین، در گام بعد در دمای بالا آزاد شده و پس از ترکیب با هیدروژن، گاز سولفید هیدروژن تشکیل می‌گردد.

منبع: کاتالیست ایران