•СО (окись углерода – весьма токсичный газ, не имеющий цвета и запаха, также имеет название «угарный газ»);
•CH (углеводороды, представляющие собой летучие органические соединения и являющиеся главными компонентами, которые в преобладающем количестве образуются за счет неполного сгорания топлива);
•NO и NO2 (оксиды азота, провоцирующие такие неприятные явления в атмосфере, как смог и кислотные дожди).
По причине крайней вредности выхлопных автомобильных газов для окружающей среды, на сегодняшний день все марки автомобилей, выпускаемые в развитых странах мира, в обязательном порядке оснащаются катализаторами.
Современный автопром устанавливает на автомобили два типа катализаторов:
•Керамические (с керамическим носителем) – работают по принципу механической очистки выхлопных газов. Конструктивно такие катализаторы состоят из тонких керамических пластин, на поверхность которых наносится слой активных благородных металлов платиновой группы.
•Металлические (с металлическим носителем) – внутренности таких катализаторов представляют собой мелкоячеистую конструкцию в виде сот с таким же рабочим напылением из дорогих металлов. Главным отличием металлических катализаторов является их более высокая упругость, следовательно, конструкция таких устройств всегда выигрывает по надежности в сравнении с керамическими собратьями.
Далее рассмотрим отличительные особенности обеих разновидностей катализаторов.
Керамические катализаторы
В качестве так называемого керамического носителя для данного типа катализаторов выступает экструдированный магниево-алюминиевый силикат или карбид кремния. Внутри корпуса из такого материала содержатся тысячи тонких пустотелых каналов, расположенных параллельно. В среднем каждый керамический носитель содержит до восьми тысяч таких каналов. В поперечном сечении керамический катализатор напоминает пчелиные соты, с напылением из металлов-платиноидов - такой конструктивный подход существенно увеличивает контактную площадь выхлопных газов с металлом-катализатором.
Толщина стенок сот в современных керамических катализаторах составляет 0,05…0,1 мм. При этом поверхность керамического носителя перед напылением дополнительно покрывается промежуточным слоем активаторов в виде оксидов алюминия и магния, а также силикатов, что обеспечивает увеличение реальной площади поверхности до нескольких тысяч раз.
Недостатки керамических катализаторов:
•сравнительно небольшой ресурс работы (в среднем около 100 тысяч километров пробега, а при условии использования топлива плохого качества – 70…80 тысяч);
•чувствительность к импульсным механическим воздействиям (керамические компоненты склонны покрываться трещинами под действием ударных нагрузок, что приводит к разрушению сот);
•нельзя допускать попадание воды на катализатор в процессе движения – резкие перепады температур на устройстве также способны повредить керамику (по этой причине не рекомендуется передвигаться по плохим дорогам или заезжать в глубокие лужи, если автомобиль оснащен керамическим устройством).
Металлические катализаторы
Корпус металлического катализатора, как правило, изготавливается из коррозионностойкой стали, что обеспечивает оптимальную защиту устройства от появления ржавчины под действием влаги, образующейся в процессе преобразования токсичных компонентов выхлопных газов в нейтральные соединения. Благодаря тому, что внешняя часть металлического катализатора изготовлена из качественной хромо-никелевой стали, имеющей высокую стойкость не только к появлению коррозии, но и воздействию кислотных сред и повышенной температуры, средний срок службы выхлопной системы и самого катализатора продлевается до 3…5 лет.
Внутренности металлического катализатора изготавливаются из тонкой металлической фольги толщиной 0,05 мм в виде структуры, напоминающей пчелиные соты – все это запрессовывается в металлическую трубу-носитель. Каталитические процессы оптимизируются за счет добавления к материалу фольги таких металлов как иттрий и гафний, которые несколько повышают электрическую проводимость и надежность тонких листов металла. Такие листы фольги соединяют между собой и трубой-носителем посредством пайки.
Как и в керамических катализаторах, в металлических катализаторах производится напыление на поверхность сот дорогими металлами-каталитиками (платиноидами).
Несмотря на то, что принцип действия катализаторов как на керамических, так и на металлических носителях является одинаковым, именно металлические катализаторы имеют ряд важных преимуществ:
•устойчивость к механическим воздействиям и колебаниям;
•низкий порог чувствительности к повышенным температурам (в ряде случаев катализаторы на металлических носителях способны выдерживать 1600 градусов);
•минимальное аэродинамическое сопротивление за счет тонких стенок металлического носителя;
•сокращение расхода топлива;
•повышенный срок эксплуатации (до 150 и более тысяч километров пробега) и пр.
Главным недостатком катализаторов на металлических носителях является более высокая стоимость, в сравнении с керамическими катализаторами, а также более усложненная конструкция.
Надеемся, что рассмотренные особенности помогут Вам разобраться, какой катализатор лучше – керамический или металлический.
