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Jun 13, 2023

触媒コンバーターとは何ですか? PH が説明します

Un convertitore catalitico è un dispositivo di controllo delle emissioni che converte chimicamente.

触媒コンバータは、有毒な排気ガスを化学的に有害性の低い排気ガスに変換する排気ガス制御装置です。 触媒コンバーターで起こる反応により、車両から排出される汚染物質が大幅に削減されます。 これは、特に混雑した都市部における大気質の問題と、それに伴う環境問題や健康問題を最小限に抑えるのに役立ちます。

触媒コンバーターはどのように機能するのでしょうか?触媒コンバータは、自動車の排気システムに取り付けられ、使用済みガスが排気システムを流れるようになり、有害なエンジン排出物に対処するように設計されています。 コンバーターの内部には、排出される汚染物質を削減するために、排気ガス中の副生成物と反応する触媒要素があります。 最新の触媒コンバータは、主に有害な一酸化炭素、炭化水素、窒素酸化物の排出に対処するように設計されています。

各コンバーターの中心にはハニカム構造があり、多くの場合セラミックまたはスチール箔で形成されます。 セラミックコアは現代の触媒コンバーターで最も一般的であり、しばしば「モノリス」と呼ばれます。 このセラミックモノリス内には何千もの小さな通路があり、必要な反応が起こるのに利用できる表面積が増加します。

製造中に、このコアに「ウォッシュコート」が適用されます。 ウォッシュコートはコアの平らな表面に粗い仕上げを与え、利用可能な表面積を再び増加させます。また、触媒自体も含まれています。 プラチナなどの貴金属は腐食せず、コンバータ内の条件に容易に耐えられるため、触媒要素として使用されます。 使用できる他の金属にはロジウムやパラジウムがあり、それぞれが異なる方法で排気ガスと反応して有毒物質の排出を削減します。

これらの触媒要素は排気ガスによって加熱され、そこを流れるガスと反応します。 酸化と還元と呼ばれる 2 つの重要なプロセスがコンバーター内で行われます。 酸化中、一酸化炭素などに酸素が加えられ、二酸化炭素に変わります。 一方、還元は窒素酸化物から酸素を除去します。 このプロセスの副産物は窒素と酸素です。

一般的な触媒コンバーターの種類双方向コンバータ: 古いガソリン用途によく見られますが、ディーゼルでもよく使用されます。 これらは一酸化炭素を二酸化炭素に変換し、未燃の炭化水素を二酸化炭素と水に酸化します。

3 方向コンバータ: これらのより高度なコンバータは、ガソリンエンジン車で一般的に使用されています。 彼らは、窒素酸化物を窒素と酸素にさらに還元することにより、双方向コンバーターの機能を拡張します。

ディーゼル酸化触媒: これらのコンバーターは、排気ガス中の酸素を使用して一酸化炭素を二酸化炭素に酸化します。 また、未燃の炭化水素を水とさらに二酸化炭素に変換します。 有利なことに、ディーゼル酸化触媒は、ディーゼル エンジンの臭気や煤の排出も削減します。

選択的接触還元: このセットアップでは、尿素などの流体が触媒に注入されます。 これにより、窒素酸化物が窒素と水に変換される反応が起こり、窒素酸化物の排出が大幅に削減されます。

自動車用触媒コンバーターの簡単な歴史自動車用途向けの触媒コンバーターの概念は、1909 年にフランスの化学者ミシェル フレンケルによって初めて提案されました。ニッケル、銅、またはプラチナを使用すると説明されている彼のシステムの目的は、「自動車エンジンの排気ガスを脱臭する」ことでした。 当時は道路を走る車の台数が少なかったことと装置のコストが高かったため、触媒コンバーターの開発はそれ以上進まなかったように見えましたが、触媒コンバーターの開発はその後数十年間続けられました。

1952 年に現代の触媒コンバータと呼ばれるものを設計し、特許を取得したのは、フランス人エンジニアのユージン・ウドリでした。彼は当時アメリカに拠点を置いていて、1940 年代後半には道路を走る車両の数が劇的に増加していました。 これにより都市部では公害が深刻な問題となった。

1965 年までに国家排出ガス基準法が導入され、1968 年と車両に対する一連の大幅な排出削減目標が定められました。 触媒コンバーターは役に立ちますが、当時使用されていた有鉛ガソリンがコンバーターを汚染し、役に立たなくなります。 1970 年の米国大気浄化法の導入により規制が強化され、スモッグが悪化するにつれて、触媒コンバーターの必要性が高まりました。 その後、政府が介入し、触媒コンバーターを搭載した自動車をサポートするために、無鉛ガソリンスタンドの広範な展開を開始しました。

ゼネラルモーターズやエンゲルハルトを含む数社によって大規模な開発が行われ、触媒コンバーターは 1970 年代半ばから採用され始めました。 他の国々もすぐに追随し、今日では触媒コンバーターはあらゆる自動車の排出ガス制御システムの重要なコンポーネントとなっています。

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