Какво точно е катализаторът?

Катализаторите се вграждат масово в автомобилите вече над три десетилетия, но все още доста хора не са съвсем наясно с функциите и начина, по който действат, и дори ги бъркат с филтрите за твърди частици (DPF и GPF).

КАТАЛИТИЧНИЯТ КОНВЕРТОР, както е по-правилно да се нарича, е устройство, добавено към изпускателната система на автомобила, за да превръща някои от най-отровните отделяни вещества от двигателя в по-безвредни компоненти. Идеята не е нова: първите подобни конвертори се появяват още в края на XIX век, а през 30-те години френският инженер Йожен Удри патентова устройство за промишлена употреба. Но едва през 70-те със затягането на контрола върху вредните емисии в САЩ автомобилните производители започват да ги вграждат серийно в колите си.

КАТАЛИЗАТОРИТЕ СЕ РАЗЛИЧАВАТ за бензиновите и дизеловите двигатели. При бензиновите протичат три основни типа химични реакции; при дизеловите - само два.
Устройството на конвертора е сравнително просто. Корпусът се изработва от устойчив на високи температури материал - метал или керамика (напоследък най-често от кордиерит - магнезиево-алуминиево-железен циклосиликат). Вътрешността е грапава и разделена на кутийки като пчелна пита, за да осигури максимална контактна повърхност с отработилите газове. Върху нея се нанася изключително тънък слой от действителните катализатори на реакциите - обикновенно ценни метали като платина, паладий и родий. Добавя се цериев оксид за контрол на количествата кислород. За протичането на реакциите е необходима и висока температура - от порядъка на 420-600 градуса по Целзий. Затова катализаторът се монтира близо до двигателя, приблизително на една трета от пътя на отработилите газове.

КАКВИ РЕАКЦИИ ПРОТИЧАТ? Целта на катализатора е да намали най-опасните за здравето вещества в отработилите газове. Това са:
- Въглероден оксид (СО) - прозрачен и без мирис газ, който е силно отровен за хората, тъй като се свързва с хемоглобина в кръвта и го превръща във въглехемоглобин - който вече не е способен да доставя кислород до телесните тъкани, и те умират.
В конвертора на автомобила въглеродният оксид, катализиран от платината и паладия, встъпва в реакция с кислород и се превръща във въглероден диоксид - относително безвреден за организма газ, макар и сериозен парников агент.
- Въглеводороди (СН) - това са неизгорели органични съединения в бензина, които влизат в реакция с атмосферните газове и образуват най-различни отровни вещества като формалдехид например. В конвертора въглеводородите се оксидират, превръщайки се във въглероден диоксид и вода.
- Азотни оксиди (азотен моноксид, NO, и азотен диоксид, NO₂). Тези съединения поразяват лигавицата и меките тъкани, и предизвикват най-различни болести на дихателните пътища. В бензиновите катализатори родият задейства реакция, която превръща азотните оксиди в азот, въглероден диоксид и вода.

ДИЗЕЛОВИТЕ КАТАЛИЗАТОРИ не могат да предложат последната реакция, защото при тях в отработилите газове има твърде високо съдържание на кислород. За да се намалят азотните съединения, при тях доскоро се използваше прословутата рециркулация на отработилите газове - същата, чието манипулиране бе в основата на Дизелгейт и на още няколко скандала с други производители. Напоследък все по-често рециркулацията се заменя от инжектирането на урея (AdBlue) в изпускателната система, която реагира с азотните оксиди и ги разгражда до азот и вода.

КАКВО ТОГАВА Е DPF? В изпусканите от дизеловите двигатели газове заради начина на изгаряне има несравнимо повече въглеродни сажди - основен фактор за смога в градовете. Затова към изпускателната система се добавя т. нар. Дизелов филтър за твърди частици (DPF). По същество той е нещо като сито, по чиито стени се отлагат саждите. За да не се запуши изпускателната система, периодично филтърът се "регенерира" - компютърът вкарва мотора във високооборотен режим, за да повиши температурата и саждите да изгорят.
Впрочем заради изискванията на бъдещия нов европейски стандарт Euro 6d филтри за фини частици вече имат и бензиновите автомобили - GPF.

НЕДОСТАТЪЦИТЕ НА КАТАЛИЗАТОРИТЕ са основно два. За да протичат ефективно реакциите, двигателят трябва да работи в определени граници, без твърде обогатени или твърде бедни смеси. В някои случаи това означава ограничаване на мощността, а в други - повишаване на разхода.
Вторият проблем е, че катализаторите струват скъпо, а сравнително лесно могат да се повредят от попадането на други вещества в тях.
Най-често това е сяра от некачествено гориво (обичаен проблем в България). Може да е също силиций, ако охладителна течност попадне в горивната камера, манган от някои добавки за бензинови двигатели, цинк и фосфор от някои добавки в моторното масло, и така нататък.

ИМА И ОЩЕ ЕДИН СЕРИОЗЕН МИНУС, макар той да не е проблем на технологията. Заради високите цени на металите катализаторите системно се крадат - не само у нас, а и навсякъде по света, от САЩ до Китай. В по-малка степен това важи и за филтрите за твърди частици. Поне дузина български сайтове изкупуват катализатори и DPF, предлагайки цени между 50 и 900 лева.