Convertitori catalitici per sistemi di scarico automobilistici

Principali componenti chimici e funzioni dei catalizzatori:
I catalizzatori contengono principalmente elementi di metalli preziosi tra cui platino, rodio e palladio.
Il platino controlla le emissioni di CO2;
Il rodio controlla le emissioni di NO;
Il palladio controlla le emissioni di HC.
Comprendiamo innanzitutto brevemente la composizione dei gas di scarico del motore. La benzina è un tipo di idrocarburo. Le molecole della benzina sono quasi tutte atomi di carbonio e idrogeno. Quando questi carbonio e idrogeno vengono bruciati, dovrebbero produrre anidride carbonica (CO2) e acqua (H2O). Tuttavia, poiché una piccola quantità della miscela non viene completamente bruciata e una piccola quantità di olio motore (incombusto o bruciato) verrà scaricata, verranno prodotti HC (idrocarburi) e CO (monossido di carbonio). Inoltre, l'aria che entra nel motore contiene l'80% di azoto (N2). Tuttavia, dopo aver attraversato l'elevata temperatura della camera di combustione, l'azoto originariamente stabile si combinerà con l'ossigeno (O2) presente nell'aria per produrre NO e NO2, collettivamente denominati NOx. HC, CO e NOx causano inquinamento ambientale e sono dannosi per il corpo umano. Pertanto, i paesi di tutto il mondo formuleranno normative ambientali per limitare le emissioni dei veicoli.
Poiché le normative sulla protezione ambientale prevedono standard molto severi per le emissioni dei veicoli, questi devono rispettare gli standard sulle emissioni indipendentemente dal minimo, dall'accelerazione, dalla guida a bassa velocità, dall'alta velocità o dalla decelerazione. Di fronte a restrizioni così rigorose, i veicoli non devono solo raggiungere un equilibrio tra prestazioni ed emissioni. Inoltre, l'unico "punto mancante" è il convertitore catalitico. I convertitori catalitici utilizzano solitamente metalli preziosi come materie prime, inclusi catalizzatori di ossidazione, catalizzatori di riduzione e convertitori catalitici a tre vie utilizzati nella maggior parte dei veicoli.
Dopo il collettore di scarico è collegato un catalizzatore che converte le sostanze nocive non completamente bruciate in sostanze innocue per la tutela dell'ambiente.
Facciamo di nuovo una semplice lezione di chimica. L'HC e il CO nei gas di scarico sono entrambi prodotti dalla combustione incompleta. Per eliminarli devono essere nuovamente bruciati, cioè devono essere ossidati, quindi questo è il compito del catalizzatore di ossidazione. La formazione di NOx è causata dall'ossidazione dell'azoto, quindi è necessario un catalizzatore di riduzione per ridurre gli NOx ad azoto. Il convertitore catalitico a tre vie consente l'ossidazione di HC e CO e la riduzione di NOx nello stesso catalizzatore. Il catalizzatore stesso partecipa al processo di reazione chimica di ossidazione o riduzione, ma viene consumato inizialmente e generato successivamente nel processo di reazione; la quantità complessiva non cambia e il materiale nel convertitore catalitico è il catalizzatore della reazione chimica.
Dove si trova il catalizzatore? I primi convertitori catalitici erano per lo più installati al centro del tubo di scarico e la maggior parte veniva installata immediatamente dopo il collettore di scarico, in modo che il catalizzatore potesse raggiungere la temperatura di esercizio più velocemente. Il catalizzatore deve operare ad una temperatura elevata, prossima ai 500 gradi, per ottenere una buona efficienza di conversione. A basse temperature, non ha quasi alcuna capacità di conversione, quindi la quantità di emissioni inquinanti delle auto fredde è piuttosto elevata. Ricordiamo quindi anche a tutti i possessori di auto di non riscaldare l'auto in ambienti chiusi o in parcheggi sotterranei. Provare a guidare l'auto all'aperto non appena avviata, per non avvelenare se stessi o altre persone nel parcheggio.