Bộ chuyển đổi xúc tác loại bỏ carbon monoxide khỏi động cơ ô tô như thế nào?

Bộ chuyển đổi xúc tác đóng một vai trò quan trọng trong việc giảm các chất ô nhiễm có hại do phương tiện thải ra, bao gồm cả carbon monoxide (CO). Bộ chuyển đổi xúc tác được đặt trong hệ thống xả và sử dụng kết hợp các phản ứng hóa học để chuyển đổi chất ô nhiễm thành chất ít độc hại hơn.

Đây là cách bộ chuyển đổi xúc tác loại bỏ carbon monoxide khỏi động cơ ô tô:

1. Bộ chuyển đổi xúc tác ba chiều: Hầu hết các phương tiện hiện đại đều sử dụng bộ chuyển đổi xúc tác ba chiều, đồng thời nhắm mục tiêu loại bỏ ba chất ô nhiễm chính:carbon monoxide (CO), hydrocarbon (HC) và oxit nitơ (NOx).

2. Cấu trúc tổ ong: Bên trong bộ chuyển đổi xúc tác, có cấu trúc tổ ong bằng gốm hoặc kim loại được phủ nhiều chất xúc tác khác nhau, thường bao gồm bạch kim, rhodium và palladium. Những chất xúc tác này cung cấp diện tích bề mặt lớn cho các phản ứng hóa học diễn ra.

3. Dòng khí thải: Khí thải từ động cơ chứa các chất ô nhiễm như CO, HC và NOx đi vào bộ chuyển đổi xúc tác thông qua đường ống dẫn vào.

4. Phản ứng khử: Trong bộ chuyển đổi xúc tác, chất xúc tác bạch kim và rhodium thúc đẩy phản ứng khử. Trong quá trình này, carbon monoxide (CO) phản ứng với oxy (O2) để tạo thành carbon dioxide (CO2), một loại khí vô hại. Phương trình hóa học của phản ứng này là:

2 CO + O2 -> 2 CO2

5. Phản ứng oxy hóa: Chất xúc tác rhodium và palladium tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng oxy hóa. Trong quá trình này, hydrocarbon không cháy (HC) và carbon monoxide (CO) phản ứng với oxy (O2) để tạo thành carbon dioxide (CO2) và hơi nước (H2O). Phương trình hóa học của phản ứng này là:

HC + CO + O2 -> CO2 + H2O

6. Giảm NOx: Chất xúc tác bạch kim và rhodium còn xúc tác quá trình khử oxit nitơ (NOx) thành nitơ (N2) và oxy (O2). Phản ứng này giúp giảm phát thải các hợp chất NOx có hại.

7. Ống thoát nước: Khí thải đã được tinh chế, với hàm lượng carbon monoxide, hydrocarbon và oxit nitơ giảm đáng kể, thoát ra khỏi bộ chuyển đổi xúc tác thông qua một ống thoát và thải vào khí quyển.

Điều đáng chú ý là bộ chuyển đổi xúc tác hoạt động ở nhiệt độ cao, thường là khoảng 400-800 độ C, để tạo điều kiện thuận lợi cho các phản ứng hóa học này diễn ra hiệu quả. Hệ thống quản lý động cơ liên tục giám sát và điều chỉnh việc phun nhiên liệu, thời điểm đánh lửa và các thông số khác để đảm bảo bộ chuyển đổi xúc tác hoạt động tối ưu.

Bảo trì thường xuyên và vận hành động cơ đúng cách là rất quan trọng đối với tuổi thọ và hiệu quả của bộ chuyển đổi xúc tác. Các yếu tố như sử dụng nhiên liệu không chì, tránh sửa đổi động cơ làm thay đổi tỷ lệ nhiên liệu-không khí và giải quyết mọi vấn đề liên quan đến động cơ cháy sai hoặc tiêu thụ nhiên liệu quá mức có thể giúp duy trì hiệu suất của bộ chuyển đổi xúc tác trong việc giảm lượng khí thải carbon monoxide từ động cơ ô tô.