کاتالیزورها پدیده ای هستند که باعث افزایش سرعت واکنش در فرایند های شیمیایی می شوند.
شناخت عمده از فاکتورهای تبدیل شیمیایی سبب ایجاد شرایط بهینه، افزایش کارایی و صرفه جویی اقتصادی می شود.
تاریخچه کاتالیزور
استفاده از کاتالیزور در صنعت خودروسازی برای کاهش آلاینده‌های خروجی موتورها از دهه ۱۹۶۰ آغاز شد.
در آغاز از کاتالیزورهای قلع و جیوه استفاده می‌شد که برای محیط زیست مضر به شمار می آمدند.
در دهه ۱۹۷۰، کاتالیزورهای سه‌جزئی پیشرفت کردند که شامل کاتالیزور اکسیداسیون، کاتالیزور اختلاط هوا و سوخت و کاتالیزور تبدیل اکسید نیتروژن به نیتروژن می‌شد.
در دهه ۱۹۸۰، کاتالیزورهای چهار جزئی توسعه داده شدند. این کاتالیزورها به‌طور گسترده در خودروهای جدید استفاده می‌شوند و توانایی کاهش آلاینده‌ها و بهبود عملکرد خودرو را دارند.
در سال ۱۹۹۰، کاتالیزورهای پیشرفته‌تری با استفاده از فناوری‌های نو مانند فناوری نانو و تکنولوژی پلاسما توسعه داده شدند.
امروزه، استفاده از کاتالیزورها در خودروهای درون‌سوز اجباری است و کشورها قانون های سختی را برای کاهش آلاینده‌های خروجی خودروها در نظر گرفته‌اند.
کاربرد کاتالیزورها
۱.نفت و گاز: بیشترین مصرف کاتالیزورها در صنایع نفت در فرایندهایی از جمله کراکینگ (شکستن مولکول های درشت به کوچک) و رفرمینگ (دوباره بازآرایی و ترکیب مولکول هایی برای تولید)می باشد.
در صنعت نفت از سه نوع کاتالیزور استفاده بیشتری می شود.
مانند:کاتالیزورهای زیگلرناتا، کاتالیزورهای فلزی و ارگانومتالیک.
۲.مراکز پتروشیمی: این فرایند نسبت به فرایند صنعت نفت حجم کمتری را اشغال می کند اما محصولات بسیار مهم و متنوعی تولید میکند مانند:پلی اتیلن و اتیلن، تولید پروپین، تولید سیکلو هگزان.
۳.مبدل های کاتالیزوری اتومبیل: این کاتالیزورها به دو صورت مستقیم و غیرمستقیم استفاده می شوند.
در اگزوز اتومبیل ها، فلزات جامد مثل Pt روی پایه آلومینات قرار گرفته و هیدروکربن های مضر مثل CO را جذب می کند.
مکانیسم واکنش های کاتالیزوری: کاتالیزور تنها واکنش هایی که از نظر ترمودینامیکی انجام می شوند را سرعت می بخشد.
کاتالیزور در مرحله اول واکنش به صورت مصرف و در مرحله دوم واکنش تولید می شود و فقط راه تازه برای پیشرفت واکنش به وجود می آورد.
ویژگی های یک کاتالیزور مناسب
۱.فعالیت بالایی داشته باشد.
۲.مساحت سطح بالایی داشته باشد.
۳.گرمای جذب سطحی آن متوسط باشد.
۴.مقاومت مکانیکی بالایی داشته باشد.
۵.پودر نشود.
۶.ساییده نشود.
۷.تغییر آرایش ندهد.
۸.عملکرد مناسب در دما های عملیاتی داشته باشد.
۹.خاصیت گزینش پذیری
۱۰.محصولات جانبی کم باشد.
۱۱.عمر مفید بالایی داشته باشد.
علائم خرابی کاتالیزور
۱.افزایش ناگهانی مصرف سوخت
۲.افت شتابگیری
۳.ممکن است خودروی شما روشن نشود یا بد استارت بخورد
۴.خودروی شما در تست آلایندگی مردود می شود (مقادیر HC و CO بیشتر از نرمال)
۵.چراغ اخطار در پشت آمپر روشن می شود.
۶.بد کار کردن خودرو همراه با لرزش در حالت دور آرام
۷.بوی بد یکی از شایع ترین علائم خرابی کاتالیست می باشد.
۸.کاهش دمای کاتالیزور (با توجه به اینکه بازدهی واقعی کاتالیزور هنگامی است که دمای آن بالا می رود و حتی احتمال دارد تا مرز ۷۰۰ ، ۸۰۰ درجه هم نزدیک شود پس کاتالیزوری که پس از مدتی رانندگی و گرم شدن موتور هنوز به دمای ایده ال خود نرسیده باشد معیوب است.)
البته راه تشخیص دمای کاتالیزور نیازمند دستگاهی به نام حرارت سنج اینفِرارِد است.
۹.در صورتی که خودرو کاملا سرد باشد اگر کاتالیزور را با دست تکان دهید و صدایی شبیه تکان خوردن سنگریزه در داخل آن به گوش برسد نشانه ای از ریختن شبکه های داخل آن است.
عوامل موثر در خرابی کاتالیزور
رایج ترین نوع خرابی کاتالیزور در خودروهای قدیمی تر گرفتگی بیش از حد شبکه های آن است که باعث می شود دود حاصل از احتراق موتور نتواند از کاتالیزور عبور کند و از اگزوز خارج شود.
وقتی خروج دود با مشکل مواجه شود ورود هوا به موتور نیز مختل می شود و در نتیجه عملکرد موتور به شدت افت می کند.
کاتالیزور نسبت به تغییرات دما و ترکیبات موجود در گازهای خروجی حساس است. مثلا خرابی واشر سرسیلندر باعث وارد شدن روغن و آب به محفظه احتراق شده و گازهای خروجی را آلوده می کند و به کاتالیزور آسیب می رساند.
ریختن مکمل های انژکتور شور در باک یا اکتان بوسترها برای کاتالیزور ضرر دارد لذا از این مواد در خودرویتان استفاده نکنید.
اگر سیستم جرقه خودروی شما معیوب باشد باعث می شود مخلوط سوخت و هوا ناقص بسوزد و گازهای حاصل از احتراق ناقص عامل دیگری برای تخریب کاتالیزور هستند.
گرم شدن بیش از حد موتور از دیگر مواردی هست که باعث خرابی کاتالیزور می شود.
ضربه خوردن و صدمه دیدن پوسته کاتالیزور نیز می تواند کارکرد آن را مختل کند.
نکته مهمی که باید به آن توجه داشت این است که اگر هر یک از موارد فوق الذکر باعث خرابی کاتالیزور شده است باید ابتدا عیب مورد نظر را رفع کرده و سپس اقدام به تعویض کاتالیزور نمایید. زیرا تا وقتی عامل اصلی خرابی ریشه یابی نشود صرفا تعویض کاتالیزور مشکل را حل نمی کند و پس از مدتی دوباره کارکرد آن مختل می شود.
تشخیص خرابی کاتالیزور به وسیله دیاگ
۱.پارامتری به نام Calculated Load Value وجود دارد که نشان دهنده راندمان حجمی موتور می باشد. اگر مقدار این پارامتر کمتر از حد نرمال باشد به این معناست که موتور تنفس خوبی ندارد که معمولا به خاطر گرفتگی مسیر اگزوز (در اثر مسدود شدن کاتالیزور یا صدا خفه کن ها (منبع ها) یا هر دلیل دیگر) می باشد.
توجه داشته باشید که این مورد لزوما ۱۰۰% نشانه خرابی کاتالیزور نیست ولی در صورت مشاهده این مشکل می توان به خرابی کاتالیزور مشکوک شد.
۲.پارامتر دیگری به نام Manifold Absolute Pressure یا MAP در بعضی خودروها وجود دارد که میزان مکش و فشار منیفولد ورودی (هوا) را نشان می دهد. در صورتی که کاتالیزور مسدود شده باشد فشار معکوس در سیستم اگزوز ایجاد شده و باعث کمتر شدن این پارامتر از حد نرمال می شود. این مورد نیز لزوما ۱۰۰% نشانه خرابی کاتالیزور نیست ولی خرابی کاتالیزور یکی از دلایل مهم کم شدن پارامتر MAP است.
۳.بررسی تغییرات ایجاد شده در کارکرد سنسور اکسیژن. در بعضی خودروها ۲ سنسور اکسیژن وجود دارد یکی قبل از کاتالیزور (Upstream نام دارد) و دیگری بعد از آن، وظیفه سنسور دوم (بعد از کاتالیزور) که Downstream نامیده می شود این است که مقدار اکسیژن خروجی از کاتالیزور را بررسی کرده و بر اساس آن بازدهی کاتالیزور را مشخص کند. سنسور اول مقادیر اکسیژن خروجی از موتور را بررسی می کند و کامپیوتر موتور بر اساس داده های آن نسبت سوخت و هوا را تنظیم می کند.
در شرایط کارکرد نرمال تغییرات سنسور Downstream نباید زیاد باشد. زیاد بودن تغییرات نشان دهنده کم شدن بازدهی کاتالیزور می باشد.
اگر این مشکل باعث شود میزان آلاینده های خروجی ۱.۵ برابر حد مجاز شود چراغ چک روشن می شود و خطای بازدهی پایین کاتالیزور در حافظه ثبت می شود. کامپیوتر موتور با مقایسه داده های سنسور اول و دوم نیز می تواند پی به خرابی کاتالیزور ببرد.
چنانچه در حوزه کاری خود به مشکلی برخورد کرده‌اید و در جستجوی فرد و یا شرکت‌های توانمند برای حل مشکلتان هستید می توانید با عضویت در سامانه گلوپ و ثبت مشکل خود با این افراد و شرکت ها ارتباط برقرار کنید.
برای مشاهده مطالب بیشتر به گلوپ پلاس مراجعه فرمایید.