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Jun 13, 2023

灰色物質: 炎のない火

I metalli preziosi nelle automobili bruciano i gas di scarico sporchi senza produrre fiamme.

車の貴金属は汚れた排気ガスを燃やし、炎は見えません。

セオドア・グレイ著 | 2008 年 1 月 29 日午後 11 時 14 分 (EST) に公開

化学者にとって、燃焼とは燃料と酸素が急速に結合すること、つまり酸化を意味します。 たとえば、「ああ、いいえ、原子力発電所で火災が起きたわけではありません。ただ『急速酸化現象』が起きただけです」と言うかもしれません。これは 1979 年にスリーマイル島職員にダブルスピーク賞を受賞したフレーズです。 。

ガソリンやプロパンが空気中で燃えると、明るい炎、つまり伝統的な意味での火が生じます。 しかし、これらの燃料を空気と急速に組み合わせる別の方法があります。 車の触媒コンバーターがその好例です。 ほとんどの製品には、プラチナ、パラジウム、またはロジウムの微細な粒子が散りばめられたセラミックのハニカムが含まれています。 他の機能の中でも特に、これらの金属は、表面に着地した酸素分子をより反応性の高い単一の酸素原子に分割し、炎よりもはるかに低い温度で燃料と結合することができます。

危険！セオドア・グレイは、研究室の安全手順について訓練を受けた科学者です。 この実験は自宅では行わないでください。 グレイの科学的研究の詳細については、彼の Web サイトをご覧ください。

車の場合、未燃燃料を燃焼させて汚染の影響を軽減します。 しかし、触媒コンバーターに燃料を豊富に供給すると、たとえば点火していないプロパントーチを触媒コンバーターに吹き付けると、たとえガスが熱くなくても、ガスをオンにし続けている限り、触媒コンバーターは真っ赤に輝きます。セラミックに当たると炎が見えなくなります。

これは触媒が数百度に達して初めて機能し始めるため、最初にセラミックを加熱する必要があります。 私は火のついたトーチでこれを行い、すぐにガスを止めて再び入れて炎を消しました。 コンバーターがその機能を果たすのに十分な温度になるまでにはしばらく時間がかかります。これが、市街地走行が高速道路走行よりも多くの汚染を引き起こす理由の 1 つです。

これが非常に高価な金属でのみ機能するのは自動車メーカーにとって残念です。 フォード・モーターは安定した供給を確保しようとしたパラジウム市場での投機で10億ドルの損失を出したことがある。 しかし、スモッグに満ちた都市に比べれば、それは小さな代償です。

この話は更新されました。 これはもともとポピュラー サイエンス誌の 2008 年 2 月号に掲載されました。