Budowa i rodzaje katalizatorów: metalowe, ceramiczne i filtry DPF

Silniki spalinowe są głównym źródłem napędu nie tylko samochodów osobowych, ciężarowych czy autobusów, ale też wielu rodzajów maszyn. Podczas ich pracy, spalane jest paliwo, a efektem ubocznym tego procesu jest uwalnianie się do atmosfery wielu szkodliwych związków.

Koncerny motoryzacyjne miały świadomość, że konieczne jest zredukowanie ich ilości. Początkowo służyły do tego techniczne środki, których działanie regulowały normy prawne. Jednym z rozwiązań z jakich korzystano był proces dopalania. Za zaworami wylotowymi lokowano reaktory termiczne, w których miało miejsce utlenianie węglowodorów i tlenków węgla.

W późniejszych latach stopniowo zwiększała się świadomość ekologiczna ludzi. Zaczęto dostrzegać, że stosowane rozwiązania nie są wystarczające. Wprowadzono zatem katalizatory.

Katalizatory pełnią bardzo ważną  funkcję w układzie wydechowym. Ich zadaniem jest oczyszczanie spalin samochodowych z toksycznych substancji, takich jak tlenki węgla, tlenki azotu i węglowodory.

Aby móc realizować to zadanie, konieczne są zawarte w nich metale szlachetne – platyna, pallad  i rod. To właśnie one pełnią właściwą funkcję katalityczną. Dzięki ich obecności, skład chemiczny spalin, które wydostają się z komory spalania, różni się od tych, które wydostają się z rury wydechowej.

Jak są zbudowane ?

Katalizatory składają się z następujących warstw:

Metalowej obudowy, która jest pierwszą, zewnętrzną warstwą; siatki/otuliny, której zadaniem jest ochrona monolitu; oraz samego monolitu ceramicznego.

Przekrój katalizatora możemy zilustrować na przykładzie modelu z Fiata.

Działanie katalizatorów 

Szkodliwe produkty spalania ulegają reakcji pod wpływem tlenu obecnego w spalinach. Powstaje wówczas czysty azot, para wodna i dwutlenek węgla, który stanowi mniejsze zagrożenie niż jego tlenek. Utlenianie zależne jest w dużym stopniu od odpowiedniej temperatury. Czas, który jest dostępny na naturalne utlenienie, bez żadnego wsparcia z zewnątrz jest wyjątkowo krótki. Nie wszystkie toksyny zdążą się spalić.

Właśnie z tego powodu konieczne jest montowanie katalizatorów. Ich rolą jest zagwarantowanie warunków, które zwiększą intensywność reakcji neutralizujących substancje toksyczne.

Istnieją dwa typy reakcji, w wyniku których dochodzi do oczyszczenia spalin : reakcje utlenienia i redukcji. W wyniku utleniania, węglowodory i tlenki węgla wchodzą w reakcję z tlenem, dzięki czemu otrzymujemy CO2 i parę wodną. Przy redukcji, tlenki azotu i węgla wchodzą w reakcję, w wyniku której powstaje azot i dwutlenek węgla.

Rodzaje katalizatorów 

Na rynku spotkać możemy się zasadniczo z dwoma głównymi typami katalizatorów – katalizatory metalowe oraz ceramiczne. Te drugie są o wiele częściej spotykane.

Katalizator metalowy zbudowany jest z niezwykle cienkiej, metalowej taśmy, wykonanej z żaroodpornej, chromoniklowej stali. Wykorzystywane są również w ich produkcji domieszki aluminium. Taśma ta pokryta jest falistą wstęgą zawierającą warstwę metali szlachetnych. W produkcji 1 katalizatora, wykorzystuje się około 1,5 g stopu.

Zalety:

+szybsze osiąganie temperatury odpowiedniej do procesu oczyszczania

+ wysoka wytrzymałość mechaniczna

+ odporność na duże zmiany temperatur

+ większa żywotność części

+ mniejsze opory przepływu

Wady :

– wyższa cena

Właśnie z tego powodu, katalizatory te są montowane rzadziej i zazwyczaj w droższych samochodach niż katalizatory z wkładem ceramicznym.

Katalizatory z wkładem ceramicznym z kolei są zbudowane są z blokowego rdzenia ceramicznego – tzw. monolitu. Posiada on strukturę przypominającą plaster miodu. Strukturę tą tworzą kanaliki pokryte pierwiastkami szlachetnymi.

Warto podkreślić w tym miejscu, że oczyszczenia wymagają nie tylko  gazowe produkty spalania, ale także wytwarzane cząstki stałe. Dużym problemem przy silnikach o zapłonie samoczynnym są niebezpieczne dla naszego zdrowia cząstki sadzy. W tym wypadku potrzebna jest nie chemiczna, a mechaniczna ich filtracja. Cząstki stałe osiadają na porowatych włóknach, dzięki czemu mogą zostać w nim “dopalone”. 

Ze względu na sposób ich pracy, podatne są na zapychanie, a co za tym wymagają częstej regeneracji lub – jeśli jest ona niemożliwa – wymiany.

Bardzo często można spotkać urządzenia połączone, w których filtr cząstek stałych montowany jest wraz z katalizatorem. Umożliwia to jednoczesne oczyszczanie spalin gazowych oraz zanieczyszczeń stałych.

W DS AUTO skupujemy nie tylko kompletne katalizatory. Przyjmujemy również sam wkład (metalowy lub ceramiczny), oraz monolit w każdej postaci – w całości, w kawałkach lub proszku.

Niezależnie od postaci, dzięki temu, że posiadamy doświadczoną kadrę, profesjonalny park maszynowy oraz własne laboratorium, jesteśmy w stanie dokonać precyzyjnej analizy zawartości metali szlachetnych w dostarczonym materiale, odpowiednio go wycenić i dokonać przerobu.

W naszej gestii leży również odpowiednie przygotowanie monolitu do badania. Zważenie i opisanie, zmielenie w młynach kulowych i doprowadzenie do jednolitej, zhomogenizowanej postaci oraz pobranie próbki do badań.

Badanie odbywa się za pomocą spektrometrów. W naszej codziennej pracy korzystamy z urządzenia ICP MS oraz spektrometrów marki Olympus.

Jak widać, w przypadku skupu samego wkładu metalowego, monolitu ceramicznego w kawałkach, proszku czy filtrów DPF, rozpoznanie i wycena wymagają odpowiedniego wyposażenie oraz specjalistycznej wiedzy i doświadczenia.

Zapraszamy do skorzystania z naszych usług. Jak sprzedać monolit ?

Umów się na dostawę i bezpłatną wycenę monolitu – powyżej 100 kg

Tel. +48 604 611 917
E-mail: dsautospzoo@wp.pl

W przypadku mniejszych ilości, zapraszamy do naszych partnerskich skupów detalicznych.