A Benzinüzemű Gépkocsik Katalizátorában Lévő Platina Működése és Jelentősége
A benzinüzemű gépkocsik katalizátora egy létfontosságú alkatrész a modern járművekben, amelynek szerepe a motor által kibocsátott gázok (kipufogógázok) károsanyag-tartalmának csökkentése. Ez a speciális berendezés a motor kipufogórendszerében található, és a környezetvédelem szempontjából kulcsfontosságú. A katalizátor feladata az, hogy a megfelelően beállított robbanómotor kipufogógázának károsanyag-tartalmát csökkentse.
Ezt azzal éri el, hogy a működése során fellépő magas hőmérsékleten a benne található nemesfémek a káros anyagok egy részét oxidálják, vagy ártalmatlan anyagokká alakítják. A füstgáz szénhidrogén- és szén-monoxid tartalmát alakítják át vízgőzzé és szén-dioxiddá, a kipufogógázban lévő nitrogén-oxidokat (NOx) pedig ártalmatlan nitrogénné és oxigénné redukálni.
A Katalizátor Szerkezete és Működési Elve
A katalizátornak elég nagy felülettel kell rendelkeznie ahhoz, hogy a kipufogógáz hosszú ideig elegendő érintkezésbe kerüljön a katalizátor felületén található aktív katalizátoranyagokkal. Ezek az aktív anyagok főleg platina, ródium, palládium vagy ritkaföldfém hatóanyagok. Általában méhsejt kerámia vagy fémhálós hordozót használnak, és a felületet katalizátorral vonják be.
A katalizátor magja egy extrudált kerámiatömb, amelyben rengeteg áramlási csatorna van. A gyártáskor a nemesfémeket a katalizátor-mag extrudált kerámia méhsejt szerkezetére viszik fel. A kerámia-mag áramlási csatornák százait tartalmazza, ezek biztosítják, hogy az átáramló kipufogógázok a lehető legnagyobb felületen érintkezzenek a katalitikus reakciót létrehozó nemesfémekkel. Az így megnövelt felületű magra viszik fel a nemesfémet, a tulajdonképpeni katalizátor anyagot.
A Háromutas Katalizátor és Kémiai Reakciói
A gépjármű katalizátoroknak három fő fajtája létezik: két gázkomponensre ható, három gázkomponensre ható, és az utóbbi levegőbefúvásos változata. A "kétutas" és "háromutas" elnevezés az angol 2-Way és 3-Way tükörfordításából ered.
A háromutas katalizátor működési elve a következő: a szénhidrogén (HC) és a szén-monoxid (CO) oxidációs reakciója a kipufogógázban lévő oxigén nyomaival könnyebben megy végbe katalizátor hatására, vagyis a reakcióhőmérséklet és a reagenskoncentráció jelentősen csökken. Ezért a katalizátor a szénhidrogén (HC) több mint 90%-át képes eltávolítani, és a szén-monoxid (CO) ártalmatlan gőzzé és oxigénné oxidálódik.
Ha a kipufogógáz oxigénkoncentrációja nagyon alacsony, az NOx reakcióba lép a HC-vel, és ártalmatlan oxigénné és nitrogénné redukálódik. Ez azt tükrözi, hogy megfelelő feltételek mellett a konverziós hatásfok is elérheti a 90%-ot. A két gázkomponensre ható katalizátorok már két darab egymáshoz kapcsolt külön elemből állnak, az első egy redukciós katalizátor, ahol a nitrogén-oxidokat redukálják, a második egy oxidációs, ahol a szénhidrogének és a szén-monoxid átalakítása következik be.
Platina és Más Nemesfémek Szerepe
Ezek a nemesfémek a platinafémek családjába tartozó platina, palládium és ródium. A platina segíti az oxidációt, a palládium és a ródium a redukciót. Mind a két nemesfém fontos alapanyaga a robbanómotorok katalizátorainak, így mind a platinának, mind a palládiumnak fontos szerepe van a levegőminőség javításában.
A robbanómotorok katalizátoraiban használt nemesfémek közül a palládium ára 2001 óta most először haladja meg a platináét. Ezt alapvetően a benzinüzemű személygépkocsik iránti kereslet növekedése okozza. A benzinüzemű autók katalizátoraiba ugyanis a gyártók nagyobb arányban építenek be palládiumot, mint platinát, és a palládium iránti növekvő igények hajtották fel az árfolyamát.
A palládium árfolyamára az hatott elsősorban, hogy világszerte szigorodnak a környezetvédelmi előírások és az autógyártók a dízelautókkal szemben teret nyerő benzin-meghajtású kocsikba inkább palládiumos katalizátort építenek be.
| Nemesfém | Ár (uncia, 2026. június) | Ár (uncia, 2016 vége) | Megjegyzés |
|---|---|---|---|
| Palládium | ~930 USD | 915 USD - 222 USD = ~693 USD | 2016 végén még 222 dollárral olcsóbb volt a platinánál. |
| Platina | ~915 USD | ~915 USD |
Különösen a világ két legnagyobb autópiacán, az Egyesült Államokban és Kínában részesítik előnyben a benzinüzemű kocsikat gyártók a palládiumot a platinával szemben. A növekvő palládium-keresletet már 2016-ban sem fedezte a kínálat, emiatt 163 ezer unciás hiány alakult ki a piacon. Ez az egyensúlytalanság azonban piaci szakértők becslése szerint az idén akár több mint a tízszeresére, 1,8 millió unciára is nőhet.
A platina iránti igényeket a korábbinál kisebb autóipari felhasználás mellett a csökkenő kínai ékszerkereslet és az is mérsékelte, hogy a japánok kevesebbet vásárolnak belőle befektetési céllal. A palládium platinával szembeni előretörése a Volkswagen 2015-ös dízelbotránya óta szembetűnő. Mindkét nemesfém jövőbeni keresletére nagy hatással lehet az elektromos autók térnyerése. Ez a palládiumra fokozottan érvényes, mert annak 70 százalékát autóipari katalizátorgyártók használják fel, míg a platinánál ez az arány csak 40 százalék körüli.
A Katalitikus Átalakítás Hatékonyságát Befolyásoló Tényezők és Hibák
A katalitikus átalakítás hatékonyságát számos tényező befolyásolja. A legfontosabb tényező a kipufogógáz oxigénkoncentrációja (azaz a hengerbe kerülő keverék levegő-üzemanyag aránya) és a katalizátor hőmérséklete. A reakció csakis közvetlen érintkezés útján jön létre, ha a katalizátor magja szénnel, olajjal, vagy ólommal eltömődik, jelentősen lecsökken a katalizátor hatékonysága.
Lambda Szonda és Katalizátormérgezés
A kipufogócsőbe építve található a katalizátor előtt (újabb típusoknál már a katalizátor után is) a lambda szonda. Feladata a kipufogógáz oxigéntartalmának mérése. A lambda szonda kerámiatestének csúcsa platina-bevonattal van ellátva, és fémház védi. A bevonattal ellátott kerámiatest külső felülete közvetlenül érintkezik a kipufogógázban levő oxigénnel, a belsejébe pedig a külső levegőből jut oxigén. E két pont oxigéntartalma közötti különbség a lambda szondában feszültséget kelt, melynek mértéke 0,2 és 1,0 V közötti. Ha ez a feszültség alacsony, az magas oxigéntartalmat és szegény keveréket jelez.
Az információt a szonda elküldi a gépkocsi elektromos vezérlőegységének, amely folyamatosan ennek megfelelő módon szabályozza az üzemanyag/levegő keveréket. A szonda működésének elengedhetetlen feltétele, hogy kb. 300 °C-ra melegedjen fel. Amíg ez be nem következik, a gépkocsi elektromos vezérlőegysége "szabályozatlanul" üzemel és az üzemanyag/levegő keveréket előre meghatározott értékek szerint állítja be.
Amit a rendszám leadásról tudni kell
Ezenkívül az olyan elemek, mint az ólom és a kén, nagyon negatív hatással vannak a katalizátorra, mivel az ólom és a kén kölcsönhatásba lép a katalitikus aktív anyagokkal, új kristályos szerkezetet hozva létre, vagy lerakódik a katalizátor felületén, és ezáltal károsítja a katalitikus anyagok felületi aktivitását. Ez az úgynevezett katalizátormérgezés, amely a katalizátor életének legsúlyosabb fizikai jelensége. Ezért a katalizátor használatának előfeltétele az ólommentes benzin. Tökéletlen égés nagymértékű károsodást tud okozni a katalizátorban. A katalizátor eldugulhat és a felülete bevonódik kormos lerakódásokkal ami rossz összetételű kipufogó gázokhoz vezet.
A Katalizátor Túlmelegedése és Helytelen Működése
A katalizátor a kipufogógázba került üzemanyag miatt égett ki, amely a forró katalizátor-magot elérve begyulladt, és annak hőmérsékletét magasan a katalizátor normál üzemi hőmérséklete fölé emelte. A kerámia-mag nem képes elviselni ezt az igen magas hőmérsékletet (1400°C felett), és olvadni kezd, a kerámia összeesik, a katalizátor tönkremegy.
Ha a motor beállítása nem a gyári adatoknak megfelelően történik, a katalizátor hatásfoka jelentősen lecsökken, és a katalizátor meg is hibásodhat. A fent leírt három katalizátor változatnak van egy fontos közös jellemzője: a redukció vagy az oxidáció megindulásához el kell érniük egy minimális működési hőmérsékletet. A gépkocsi indításától a katalizátor üzemi hőmérsékletének eléréséig tartó időszakban a leggyengébb a katalizátor hatásfoka, ekkor bocsájtja ki a gépkocsi a legtöbb káros anyagot. Ezért egyes gépkocsiknál közvetlenül a beömlőcső után előkatalizátort iktatnak be a kipufogórendszerbe, amely "besegít" ezen felmelegedési időszak alatt. Az előkatalizátor kis mérete, és a motorhoz való közelsége miatt hamarabb üzemi hőmérsékletre melegszik, mint a fő katalizátor.
Tisztítás és Karbantartás
Egyszerűen a CATACLEAN-t az üzemanyagtartályba öntve, azonnal elkezd dolgozni, megtisztítja a katalizátort és eltávolítja a kormos lerakódásokat a felületről, javítva ezzel az üzemanyag égését és a katalizátorban a káros anyagok átalakítását, megtakarítva ezzel üzemanyagot és költséges alkatrészcserét.
Katalizátor Lopások és Védelem
Módszert váltottak a színesfémtolvajok: már nem az alumíniumfelnire utaznak, hanem egyre több személygépkocsiból lopják ki a katalizátort. Rendszerint olyan járműveket szemelnek ki, amelyeket utcákon, elhagyatottabb helyeken hagyott a gazdájuk. A feketepiacon nagy kereslet van az alkatrészben megtalálható nemesfémeknek, azonban a járművekben okozott kár ennek a többszöröse. Az alkatrészben számos olyan nemesfém (platina, palládium és ródium) található, amelyért 50 és 200 eurót is elkérhetnek a tolvajok, a „viszonteladók” pedig több száz, vagy akár ezer eurót is megkereshetnek darabonként.
Az utóbbi időszakban Nagyváradon és Bihar megyében sokasodott meg a katalizátorlopások száma. A Bihoreanul hetilap online kiadása által közreadott esetek aggodalomra adhatnak okot: a tolvajok akár egy perc alatt is képesek levágni az alkatrészt, és eltűnni vele. A bihari megyeszékhelyen az utóbbi időben húsz feljelentés érkezett a rendőrségre ilyen esetek miatt, de az is előfordult, hogy a tolvajok autóbontókba hatoltak be az ortodox húsvét és pünkösd idején, ahonnan nagy mennyiségű alkatrészt tulajdonítottak el, jelentős kárt okozva.
Jellemzően a régebbi autótípusok, ezek között is inkább a benzinmotorosok katalizátora ér többet, mert ezekben még nagyobb mennyiségű nemesfém található. Kérdésünkre, hogy mit tehet egy olyan tulaj, akinek az autójából kilopták az alkatrészt, Simon egyszerű választ adott: be kell szereltessen egy másikat. Évjárattól és típustól függően a katalizátorok árai nagymértékben változnak a több száz eurótól akár a több ezer eurós értékig, de Simon István szerint az az ésszerű ajánlat minden szerelő részéről, hogy újat szereltessen be a tulaj.
Van egy harmadik, szintén elég költséges megoldás, amivel a tulajok megóvhatják a tolvajoktól a drága alkatrészt, ez pedig az autószerelők - és egyben a tolvajok - rémálma: egy úgynevezett haspánt felszerelése, amelyet 16-20 csavar is tarthat, és ezeknek a többsége mind más és más típusú. Egy másik javaslat az, hogy a katalizátort egy speciális pajzzsal védjék meg.
tags: #benzinuzemu #gepkocsi #katalizator #platina #működése