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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(gè)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衔铮M(jìn)行氧化和還原處理,生成對(duì)大氣無害的二氧化碳、氮?dú)庖约八瑥亩_(dá)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啊?它又是如何凈化尾氣的呢?它在使用中會(huì)不會(huì)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(duì)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,而銠(Rh)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(qiáng)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(huì)發(fā)生變化,所以即使長(zhǎng)時(shí)間工作,三元催化器也不會(huì)消耗殆盡。這就像我們?cè)趯W(xué)高中化學(xué)時(shí)的氯酸鉀加熱分解制取氧氣的實(shí)驗(yàn),如果沒有二氧化錳,反應(yīng)會(huì)非常慢,但是加入少量的二氧化錳之后,反應(yīng)速度會(huì)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?cè)诖艘膊槐赜懻,只需要知道三元催化器的作用就好了?/p>

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(shí),三元催化器中的催化劑將增強(qiáng)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(jìn)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迹趸镞原成氮?dú)夂脱鯕。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(huì)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(jìn)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(guó)家就開始強(qiáng)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(guó)在2000年以后生產(chǎn)的汽油車上也強(qiáng)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(gè)里程碑。

三元催化器在使用中不會(huì)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(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷行駛等,會(huì)導(dǎo)致它鉛中毒、堵塞或高溫?zé)Y(jié),從而失去對(duì)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(jià)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(huì)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(gè)。

我相信有這種想法的人不在少數(shù),特別是中國(guó)人,實(shí)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(dòng)機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)中的一個(gè)重要元件,安裝在它上面的氧傳感器會(huì)檢測(cè)進(jìn)入與排出其中的廢氣氧含量,然后將信號(hào)反饋給發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)收不到正確的尾氣信號(hào),會(huì)出現(xiàn)控制混亂的故障,汽車會(huì)出現(xiàn)加速無力、油耗增高等故障,發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈也會(huì)點(diǎn)亮。

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