2017. április 11. | 19:08

Az egyre újabb Euro-normák megkövetelik az egyre kisebb károsanyag-kibocsátást, ami elképzelhetetlen lenne a katalizátorok nélkül.

Hihetetlen, de az első katalizátorok nem Európában jelentek meg, hanem Amerikában 1975-ben, az öreg kontinensen csak 1986-ban jelentek meg a piacon az első katalizátoros autók, míg nálunk inkább a rendszerváltás után terjedtek el.

Az autóiparban a katalizátor látja el a feladatot, hogy a lehető legnagyobb mértékben csökkentse az autóból kikerülő kipufogógáz károsanyag-tartalmát. A legelső katalizátorok még csak oxidációs katalizátorok voltak, amik a füstgáz szénhidrogén és szén-monoxid tartalmát alakították át vízgőzzé és szén-dioxiddá. Ezek a korai katalizátorok még nem voltak képesek a nitrogén-oxidok redukciójára.

A két gázkomponensre ható katalizátorok már két darab egymáshoz kapcsolt külön elemből állnak, az első egy redukciós katalizátor, ahol a nitrogén-oxidokat redukálják, a második egy oxidációs katalizátor, ahol a szénhidrogének és a szén-monoxid átalakítása következik be. Jobb hatásfokkal dolgozik, mint a korábbiak, de a mai normáknak közel sem tudnak már megfelelni.

Végül a három gázkomponensre ható katalizátorok mind a nitrogén-oxidok, a szénhidrogének és a szén-monoxid szintjét jelentősen csökkentik. A három gázkomponensre ható katalizátorokba beépítésre került egy lambda-szonda is, ami méri a kipufogógáz összetételét, és ha abban az optimális értéktől változás áll be, a változásnak megfelelően állítja be a motorba kerülő üzemanyag és levegő arányát.

A katalizátorok felépítése

A katalizátorok felépítése nem túl bonyolult, ha a főbb részeit nézzük, hogy mikből áll kívülről a katalizátor belseje felé haladva:

  • Hegesztett lemezház borítás
  • hőterelő palást
  • katalizátor mag
  • és a magra felvitt katalitikus réteg

A katalizátor magja egy extrudált kerámiatömb, amelyben rengeteg áramlási csatorna van. A kémiai folyamatok mindig az anyag felületén mennek végbe, az extrudálás pedig jelentősen megnöveli a katalizátormag felületét, amivel a kipufogógáz találkozik. Kürölbelül 1 köbcentiméternyi katalizátormagnak 20 négyzetméteres felületete van.

A katalizátormag anyaga - mint azt előbb írtam - általában kerámia (magnézium-alumínium szilikát), ami roppant törékeny, ezért is van szükség a megfelelő borításra a környezeti hatásokkal szemben. Hogy ne sérüljön meg, egy elasztikus fémfonattal rugalmasan rögzítik a lemezházba. A kerámiamagos katalizátorokban a falvastagság alig 0.15-0.2 mm között van. Ha nagyobb teljesítményű a motor, akkor a kerámia magos katalizátorok helyett fémmagos katalizátort használnak, amit sokkal vékonyabbra lehet megmunkálni, így elérhető vele akár a 0.05 mm-es falvastagság is, ezáltal a nagyobb felület, ami nagyobb tömegű gáz katalizálását teszi lehetővé.

Az így megnövelt felületű magra viszik fel a nemesfémet, a tulajdonképpeni katalizátor anyagot. Ezek a nemesfémek a platinafémek családjába tartozó platina, palládium és ródium. A platina segíti az oxidációt, a palládium és a ródium a redukciót. Szerencsére elég kevés nemesfém szükséges ahhoz, hogy jól működjön a katalizátor, megközelítőleg másfél gramm 1000 köbcentiméterenként, de még ez a kis mennyiség is nem egyszer arra sarkallja a tolvajokat, hogy pusztán a nemesfém tartalomért levágják a katalizátort az autóról. Ez leginkább terepjáróknál, egyéb magasabb építésű autóknál szokott előfordulni, ami alá könnyen beférnek szerszámmal a tolvajok.

A katalizátor helye az autóban

Ahhoz, hogy a katalizálási folyamat megindulhasson, minimum 250-300 fokos hőmérséklet szükséges, az ideális működéshez pedig 400-800 fok közötti hőmérséklet. Ha probléma van a motorral, és forróbb a kiáramló gáz hőmérséklete, 1000 fok környékén a katalizátor gyorsabb öregedésére lehet számítani, 1400 fok vagy afölött pedig egész egyszerűen megolvad a katalizátor magja.

 A korábbi, Euro 3-as szintet teljesítő autókban a katalizátor (ezek jellemzően két gázkomponensre hatóak) még az autó padlólemeze alatt kapott helyet, így ezek a sérüléseknek is jobban ki vannak téve, viszont a javításuk-cseréjük pár tízezer forintból megoldható, ha gond van velük.

Az Euro 4-es vagy modernebb környezeti normákat teljesítő autók esetén már bonyolultabb a helyzet, ugyanis a három gázkomponensre ható katalizátorok esetében a megosztottan vannak elrendezve. Vagyis van egy előkatalizátor a motorhoz minél közelebb, ami általában a kipufogó leömlőkkel még egybe is van építve, így ez a cserét határozottan drágává tudja tenni, míg a főkatalizátor a padlólemez alá van építve. Előfordulnak olyan három komponensre ható katalizátorok is, amik nincsenek ketté osztva, viszont az az egyetlen darab katalizátor minél közelebb a motorhoz van beszerelve.

A katalizátorokkal alapvetően nem szokott probléma lenni, lévén nincs bennük mozgó alkatrész. Probléma leginkább akkor szokott lenni, ha a lambda-szonda nem mér megfelelően, vagy ha el nem égetett üzemanyag, egyéb szennyeződés kerül a katalizátorba, ami eltömíti azt. Ilyenkor a teljesítménye az autónak jelentősen visszaesik, mert nem tudja megfelelően elvezetni a kipufogógázt. Persze a katalizátor is ugyanúgy el tud öregedni, ahogy folyamatosan átáramlik rajta a forró gáz egy idő után kikoptatja a nemesfém tartalmát, ami a katalizálást végzi.

Ha nem sérült a katalizátorod, csak elöregedett, régebbi autó esetén nem fogsz teljesítménycsökkenést tapasztalni, csak jóval nagyobb lesz a károsanyag-kibocsátása az autónak. Azonban a modern, 3 komponensre ható katalizátorok esetén az érzékelők rögtön jeleznek a motorvezérlő elektronikának, hogy vészüzemmódban fusson az autó.

A katalizátor, mint a környezet megmentője?

Sajnos egyelőre úgy tűnik, hiába az egyre fejlettebb technológia, még korántsem lehet teljes mértékben kiszűrni a káros anyagokat a kipufogógázból. Azonban katalizátor nélküli autókkal még a mostani szmogriadós napokra is üde tavaszi szellőként gondolhatnál. Az utóbbi pár évben kifejlesztett AdBlue adalékanyag igyekszik a dízelmotoros autók károsanyag-kibocsátását csökkenteni, azáltal, hogy ezt a kb. 32%-os karbamid-oldatot a kipufogógázba fecskendezik. Ennek eredményeképpen szinte teljes egészében átalakítja a nitrogén-oxidot nitrogénné és vízgőzzé.