三元催化转换器及其工作原理

安宁 · 发表于 2008-12-19 15:42

三元（三效）催化转化器是指在发动机的排气系统中的专门催化装置，能够将排气中的碳氢化合物（HC）和一氧化碳（CO）氧化，同时也能够将排气中的氮氧化物（NOx）还原成无害的氮气和氧气。催化转化器必须有足够大的表面积来保证足够多的排气与转化器表面上的活性催化物质（主要是白金、铑、钯、或稀土活性物质）接触足够长的时间，一般采用蜂窝陶瓷或金属孔网载体，表面涂催化剂。碳氢化合物（HC）和一氧化碳（CO）与排气中微量的氧气的氧化反应在催化剂的作用下，会更容易发生，即发生反应的温度和反应物浓度会大大降低。所以催化转化器可以将90%以上的碳氢化合物（HC）和一氧化碳（CO）氧化成无害的水蒸气和氧气。在排气中的氧气浓度很低时，NOx会和HC等发生反应，还原成为无害的氧气和氮气。这个反映在条件合适时也可以达到90%以上的转换效率。

催化转换效率受很多因素的影响，最主要的因素是排气中的氧气浓度（也即进入缸内的混合气的空燃比）和催化转换器温度。另外，铅和硫等元素对催化转换器会造成非常负面的影响，因为铅和硫等会与催化活性物质作用形成新的结晶体结构或沉积在催化物质上面，从而破坏催化物质的表面活性，这就是所谓的催化器中毒，是影响催化器寿命的最为严重的物理现象。因此，使用催化转换器的前提是汽油的无铅化。硫主要对稀土类催化器的寿命有较大影响。

三元催化器，是安装在汽车排气系统中最重要的机外净化装置，它可将汽车尾气排出的CO、HC和NOx等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气。由于这种催化器可同时将废气中的工种主要有害物质转化为无害物质，故称三元。

三元催化器的工作原理是：当高温的汽车尾气通过净化装置时，三元催化器中的净化剂将增强CO、HC和NOx三种气体的活性，促使其进行一定的氧化-还原化学反应，其中CO在高温下氧化成为无色、无毒的二氧化碳气体；HC化合物在高温下氧化成水(H20)和二氧化碳；NOx还原成氮气和氧气。三种有害气体变成无害气体，使汽车尾气得以净化。

三元催化转换器及其工作原理

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