三元催化器中的“三元、催化”都表示什么意思?如果它壞了我把它拆了不用行不行?
現(xiàn)在的汽油車上都有一個尾氣凈化裝置,它的名字叫做三元催化器,其主要作用是將汽車尾氣中的一氧化碳、碳?xì)浠衔锖偷趸衔,進行氧化和還原處理,生成對大氣無害的二氧化碳、氮氣以及水,從而達到凈化的結(jié)果。但是很多人仍然弄不懂:這三元是什么意思?這催化又是什么意思?它又是如何凈化尾氣的呢?它在使用中會不會消耗殆盡呢?下面我們就分別來回答這些問題并說說三元催化器的工作原理。
所謂的“三元”是指三元催化器中所含有的三種貴金屬元素,分別是鉑(Pt)、銠(Rh)、鈀(Pd),這三種元素的金屬氧化物對某些化學(xué)反應(yīng)具有催化作用。為此,人們就把它們以催化劑涂層的形式涂敷在陶瓷基體上,安裝在汽車的排氣管中以催化汽車尾氣的氧化還原反應(yīng),三元催化器也由此得名。在尾氣凈化過程中,鉑(Pt)和鈀(Pd)主要起催化一氧化碳和碳?xì)浠衔锏淖饔茫櫍≧h)主要起催化氮氧化物的作用,陶瓷基體呈蜂窩狀,可以大大增加三元催化器的催化反應(yīng)面積。
所謂的“催化”是指三元催化器在凈化尾氣的過程中,能夠起到增強尾氣物質(zhì)活性、加快反應(yīng)速度的作用。但是它本身并不參與反應(yīng),自身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不會發(fā)生變化,所以即使長時間工作,三元催化器也不會消耗殆盡。這就像我們在學(xué)高中化學(xué)時的氯酸鉀加熱分解制取氧氣的實驗,如果沒有二氧化錳,反應(yīng)會非常慢,但是加入少量的二氧化錳之后,反應(yīng)速度會大幅度提高,但二氧化錳本身并沒有任何消耗與性質(zhì)上的變化。這種催化反應(yīng)的過程和原理是非常復(fù)雜的,我們在此也不必討論,只需要知道三元催化器的作用就好了。
三元催化器具體的工作過程是:當(dāng)高溫的汽車尾氣通過凈化裝置時,三元催化器中的催化劑將增強一氧化碳、碳?xì)浠衔锖偷趸衔锶N氣體的活性,促使其在催化器表面進行一定的氧化-還原化學(xué)反應(yīng):一氧化碳在高溫下氧化成為無色、無毒的二氧化碳,碳?xì)浠衔镌诟邷叵卵趸伤投趸,氮氧化物還原成氮氣和氧氣。就這樣三種有害氣體都變成了無毒無害的常見氣體,汽車尾氣就這樣得以凈化。
如果汽車上沒有三元催化器會怎么樣呢?汽車尾氣中的三種有害氣體,在沒有催化器的情況下,相互之間的化學(xué)反應(yīng)速度是極慢的,有些反應(yīng)甚至無法進行。因此這些有害氣體幾乎全部排放到了大氣中,大大增加了空氣的污染。在上世紀(jì)九十年代之前,汽車上就沒有三元催化器,導(dǎo)致某些城市的空氣污染極為嚴(yán)重,并且隨著車輛數(shù)量的增加,這種污染益發(fā)嚴(yán)重。后來某些西歐國家就開始強制使用三元催化器,汽車尾氣污染才得以有效控制,隨后這一做法在世界各地都開始施行,我國在2000年以后生產(chǎn)的汽油車上也強制安裝三元催化器。可以說,三元催化器是汽車尾氣污染治理過程中的一個里程碑。
三元催化器在使用中不會消耗,所以也就無需定期更換。但是如果使用不當(dāng),比如使用了劣質(zhì)燃油或含鉛汽油、經(jīng)常低溫低速行駛、長時間高負(fù)荷行駛等,會導(dǎo)致它鉛中毒、堵塞或高溫?zé)Y(jié),從而失去對尾氣的催化作用。這種情況下一般只能更換三元催化器,但是它的價格可是不便宜的,普遍都在四五千元以上。有些人就想:三元催化器壞了我就把它拆掉不用了會怎樣?不就是尾氣污染大嗎?但是世界上這么多車,尾氣污染肯定不差我一個。
我相信有這種想法的人不在少數(shù),特別是中國人,實在是太聰明了,總是能在嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼咧姓业铰┒。不過這次恐怕要失算了。一方面,汽車沒有三元催化器,尾氣污染大,每年一次的檢車肯定不合格;另一方面,汽車在技術(shù)上已經(jīng)把這種行為屏蔽掉了。它是發(fā)動機閉環(huán)控制系統(tǒng)中的一個重要元件,安裝在它上面的氧傳感器會檢測進入與排出其中的廢氣氧含量,然后將信號反饋給發(fā)動機控制單元,以調(diào)節(jié)噴油量,形成閉環(huán)控制。如果不安裝它,發(fā)動機收不到正確的尾氣信號,會出現(xiàn)控制混亂的故障,汽車會出現(xiàn)加速無力、油耗增高等故障,發(fā)動機故障燈也會點亮。
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