Katalitični pretvorniki za avtomobilske izpušne sisteme

Glavne kemične sestavine in funkcije katalizatorjev:
Katalizatorji vsebujejo predvsem elemente plemenitih kovin, vključno s platino, rodijem in paladijem.
Platina nadzoruje emisije CO;
Rodij nadzoruje emisije NO;
Paladij nadzoruje emisije HC.
Najprej na kratko razumemo sestavo izpušnih plinov motorja. Bencin je neke vrste ogljikovodik. Molekule v bencinu so skoraj vse atomi ogljika in vodika. Ko ta ogljik in vodik zgorita, bi morala proizvesti ogljikov dioksid (CO2) in vodo (H2O). Ker pa majhna količina mešanice ni popolnoma zgorela, se bo izločila majhna količina motornega olja (bodisi nezgorelega ali zgorelega), zato bosta nastala HC (ogljikovodiki) in CO (ogljikov monoksid). Poleg tega zrak, ki vstopa v motor, vsebuje 80 % dušika (N2). Vendar pa se bo prvotno stabilen dušik po prehodu skozi visoko temperaturo zgorevalne komore združil s kisikom (O2) v zraku, da bi proizvedel NO in NO2, ki ju skupaj imenujemo NOx. HC, CO in NOx povzročajo onesnaževanje okolja in so škodljivi za človeško telo. Zato bodo države po vsem svetu oblikovale okoljske predpise za omejevanje emisij vozil.
Ker predpisi o varstvu okolja določajo zelo stroge standarde za emisije vozil, morajo biti v skladu z emisijskimi standardi ne glede na prosti tek, pospeševanje, vožnjo z nizko hitrostjo, vožnjo z visoko hitrostjo ali zmanjševanje hitrosti. Vozila, ki se soočajo s tako strogimi omejitvami, ne smejo doseči le ravnovesja med zmogljivostjo in emisijami. Poleg tega je edini "manjkajoči znak" katalizator. Katalizatorji običajno uporabljajo plemenite kovine kot surovine, vključno z oksidacijskimi katalizatorji, redukcijskimi katalizatorji in tristeznimi katalizatorji, ki se uporabljajo v večini vozil.
Za izpušnim kolektorjem je priključen katalizator, ki pretvarja nepopolno zgorela onesnaževala v neškodljive snovi za zaščito okolja.
Ponovno vzemimo preprosto lekcijo kemije. HC in CO v izpuhu nastajata zaradi nepopolnega zgorevanja. Da jih odstranimo, jih je treba ponovno sežgati, torej oksidirati, zato je to naloga oksidacijskega katalizatorja. Tvorba NOx je posledica oksidacije dušika, zato je za redukcijo NOx v dušik potreben redukcijski katalizator. Trosmerni katalizator omogoča oksidacijo HC in CO ter redukcijo NOx v istem katalizatorju. Katalizator sam sodeluje v procesu kemične reakcije oksidacije ali redukcije, vendar se porabi v sprednjem delu in nastane kasneje v reakcijskem procesu; skupna količina se ne spremeni, material v katalizatorju pa je katalizator v kemijski reakciji.
Kje se nahaja katalizator? Prvi katalizatorji so bili večinoma nameščeni na sredini izpušne cevi, večina pa je bila nameščena takoj za izpušnim kolektorjem, da je katalizator hitreje dosegel delovno temperaturo. Katalizator mora delovati pri visoki temperaturi blizu 500 stopinj, da doseže dobro učinkovitost pretvorbe. Pri nizkih temperaturah nima skoraj nobene sposobnosti pretvorbe, zato je količina emisij onesnaževal iz hladnih avtomobilov precej velika. Zato še opozarjamo vse lastnike avtomobilov, naj svojih avtomobilov ne ogrevajo v zaprtih prostorih ali na podzemnih parkiriščih. Poskusite avto zapeljati na prosto takoj, ko ga zaženete, da ne zastrupite sebe ali drugih ljudi na parkirišču.