A catalytic converter is a device u

A catalytic converter is a device used to reduce the emissions from an internal combustion engine (used in most modern day automobiles and vehicles). Not enough oxygen is available to oxidize the carbon fuel in these engines completely into carbon dioxide and water; thus toxic by-products are produced. Catalytic converters are used in exhaust systems to provide a site for the oxidation and reduction of toxic by-products (like nitrogen oxides, carbon monoxide, and hydrocarbons) of fuel into less hazardous substances such as carbon dioxide, water vapor, and nitrogen gas.

Introduction
Catalytic converters were first widely introduced in American production cars in 1975 due to EPA regulations on toxic emissions reductions. The United States Clean Air Act required a 75% decrease in emissions in all new model vehicles after 1975, a decrease to be carried out with the use of catalytic converters. Without catalytic converters, vehicles release hydrocarbons, carbon monoxide, and nitrogen oxide. These gases are the largest source of ground level ozone, which causes smog and is harmful to plant life. Catalytic converters can also be found in generators, buses, trucks, and trains—almost everything with an internal combustion engine has a form of catalytic converter attached to its exhaust system.

avi2.gif picture by avi530

How it works
A catalytic converter is a simple device that uses basic redox reactions to reduce the pollutants a car makes. It converts around 98% of the harmful fumes produced by a car engine into less harmful gases. It is composed of a metal housing with a ceramic honeycomb-like interior with insulating layers. This honeycomb interior has thin wall channels that are coated with a washcoat of aluminum oxide. This coating is porous and increases the surface area, allowing more reactions to take place and containing precious metals such as platinum, rhodium, and palladium. No more than 4-9 grams of these precious metals are used in a single converter.

The converter uses simple oxidation and reduction reactions to convert the unwanted fumes. Recall that oxidation is the loss of electrons and that reduction is the gaining of electrons. The precious metals mentioned earlier promote the transfer of electrons and, in turn, the conversion of toxic fumes.

Basic Catalytic Converter (2).bmp

The last section of the converter controls the fuel-injection system. This control system is aided by an oxygen sensor that monitors how much oxygen is in the exhaust stream, and in turn tells the engine computer to adjust the air-to-fuel ratio, keeping the catalytic converter running at the stoichiometric point and near 100% efficiency.

Functions
A three-way catalytic converter has three simultaneous functions:

Reduction of nitrogen oxides into elemental nitrogen and oxygen:
NOx→Nx+Ox
Oxidation of carbon monoxide to carbon dioxide:
CO+O2→CO2
Oxidation of hydrocarbons into carbon dioxide and water:
CxH4x+2xO2→xCO2+2xH2O
There are two types of "systems" running in a catalytic converter, "lean" and "rich." When the system is running "lean," there is more oxygen than required, and the reactions therefore favor the oxidation of carbon monoxide and hydrocarbons (at the expense of the reduction of nitrogen oxides). On the contrary, when the system is running "rich," there is more fuel than needed, and the reactions favor the reduction of nitrogen oxides into elemental nitrogen and oxygen (at the expense of the two oxidation reactions). With a constant imbalance of the reactions, the system never achieves 100% efficiency.

Note: converters can store "extra" oxygen in the exhaust stream for later use. This storage usually occurs when the system is running lean; the gas is released when there is not enough oxygen in the exhaust stream. The released oxygen compensates for the lack of oxygen derived from NOx reduction, or when there is hard acceleration and the air-to-fuel ratio system becomes rich faster than the catalytic converter can adapt to it. In addition, the release of the stored oxygen stimulates the the oxidation processes of CO and CxH4x​.

Dangers of pollutants
Without the redox process to filter and convert the nitrogen oxides, carbon monoxides, and hydrocarbons, the air quality (especially in large cities) becomes harmful to the human being.

Nitrogen oxides: These compounds are of the same family as nitrogen dioxide, nitric acid, nitrous oxide, nitrates, and nitric oxide. When NOx is released into the air, it reacts, stimulated by sunlight, with organic compounds in the air; the result is smog. Smog is a pollutant and has adverse effects on children's lungs. NOx reacting with sulfur dioxide produces acid rain, which is highly destructive to everything it lands on. Acid rain corrodes cars, plants, buildings, national monuments and pollutes lakes and streams to an acidity unsuitable for fish. NOx can also bind with ozone to create biological mutations (such as smog), and reduce the transmission of light.

Health Hazards.bmp

Carbon monoxide: This is a harmful variant of a naturally occurring gas, CO2. Odorless and colorless, this gas does not have many useful functions in everyday processes.

Hydrocarbons: Inhaling hydrocarbons from gasoline, household cleaners, propellants, kerosene and other fuels can be fatal to children. Further complications include central nervous system impairments and cardiovascular problems.

Catalytic inhibition and destruction
The catalytic converter is a sensitive device with precious metals coating the inside. Without these metals, the redox reactions cannot occur. There are several substances and chemicals that inhibit the catalytic converter.

Lead: Most vehicles run on unleaded gasoline, in which all the lead has been removed from the fuel. However, if lead is added to the fuel and is burned, it leaves a residue that coats the catalytic metals (Pt, Rh, Pd, and Au) and prevents contact with the exhaust fumes, which is necessary in performing the necessary redox reactions.
Manganese and silicon: Manganese is primarily found in the organometallic compound MMT (methylcyclopentadienyl manganese tricarbonyl). MMT is a compound used in in the 1990's to increase fuel's octane rating (a higher octane rating indicates that the gas is less likely to combust, causing the engine to explode. This is important since higher performing engines have a high compression ratio, which would need a higher octane gas to complement the amount of compression in the engine), and has now been banned from commercial sale due to the EPA's regulations. Silicon can leak from the combustion chamber into the exhaust stream from the coolant inside the engine.
These contaminants prevent the catalytic converter from functioning properly. However, this process could be reversed by running the engine at a high temperature to increase the hot exhaust flow through the converter, melting or liquefying some of the contaminants and removing them from the exhaust pipe. This process does not work if the metal is coated with lead, because lead has a high boiling point. If the lead poisoning is severe enough, the whole converter is rendered useless and must be replaced.

Thermodynamics of catalytic converters
Recall that thermodynamics predicts whether or not a reaction or process is spontaneous under certain conditions, but not the rate of the process. The redox reactions below occur slowly without a catalyst; even if the processes are thermodynamically favorable, they cannot occur without proper energy. This energy is the activation energy (Ea in the figure below) required to overcome the initial energy barrier preventing the reaction. A catalyst aids in the thermodynamic process by lowering the activation energy; the catalyst itself does not produce a product, but it does affect the amount and the speed at which the products are formed.

Reduction of nitrogen oxides into elemental nitrogen and oxygen:
NOx→Nx+Ox
Oxidation of carbon monoxide to carbon dioxide.
CO+O2→CO2
Oxidation of hydrocarbons into carbon dioxide and water.
CxH4x+2xO2→xCO2+2xH2O
Activation Energy.bmp

Catalytic converter theft
Due to the precious metals in the coating of the inner ceramic structure, many catalytic converters have been targeted for theft. The converter is the most easily-accessible component because it lies on the outside and under the car. A thief could easily slide under the car, saw the connecting tubes on each end, and leave with the catalytic converter. Depending on the type and amount of precious metals inside, a catalytic converter can be easily sold for $200 apiece.

Global Warming
Although the catalytic converter has helped reduce toxic emissions from car engines, it also has detrimental environmental effects. In the conversion of hydrocarbons and carbon monoxide, carbon dioxide is produced. Carbon dioxide is one of the most common greenhouse gases and contributes significantly to global warming. Along with carbon dioxide, the converters sometimes rearrange the nitrogen-oxygen compounds to form nitrous oxide. This is the same compound used in laughing gas and as a speed enhancer in cars. As a greenhouse gas, nitrous oxide is a 300 times more potent than carbon dioxide, and contributes proportionally to global warming.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

A catalytic converter is a device used to reduce the emissions from an internal combustion engine (used in most modern day automobiles and vehicles). Not enough oxygen is available to oxidize the carbon fuel in these engines completely into carbon dioxide and water; thus toxic by-products are produced. Catalytic converters are used in exhaust systems to provide a site for the oxidation and reduction of toxic by-products (like nitrogen oxides, carbon monoxide, and hydrocarbons) of fuel into less hazardous substances such as carbon dioxide, water vapor, and nitrogen gas.IntroductionCatalytic converters were first widely introduced in American production cars in 1975 due to EPA regulations on toxic emissions reductions. The United States Clean Air Act required a 75% decrease in emissions in all new model vehicles after 1975, a decrease to be carried out with the use of catalytic converters. Without catalytic converters, vehicles release hydrocarbons, carbon monoxide, and nitrogen oxide. These gases are the largest source of ground level ozone, which causes smog and is harmful to plant life. Catalytic converters can also be found in generators, buses, trucks, and trains—almost everything with an internal combustion engine has a form of catalytic converter attached to its exhaust system. avi2.gif picture by avi530How it worksA catalytic converter is a simple device that uses basic redox reactions to reduce the pollutants a car makes. It converts around 98% of the harmful fumes produced by a car engine into less harmful gases. It is composed of a metal housing with a ceramic honeycomb-like interior with insulating layers. This honeycomb interior has thin wall channels that are coated with a washcoat of aluminum oxide. This coating is porous and increases the surface area, allowing more reactions to take place and containing precious metals such as platinum, rhodium, and palladium. No more than 4-9 grams of these precious metals are used in a single converter.The converter uses simple oxidation and reduction reactions to convert the unwanted fumes. Recall that oxidation is the loss of electrons and that reduction is the gaining of electrons. The precious metals mentioned earlier promote the transfer of electrons and, in turn, the conversion of toxic fumes. Basic Catalytic Converter (2).bmpThe last section of the converter controls the fuel-injection system. This control system is aided by an oxygen sensor that monitors how much oxygen is in the exhaust stream, and in turn tells the engine computer to adjust the air-to-fuel ratio, keeping the catalytic converter running at the stoichiometric point and near 100% efficiency. FunctionsA three-way catalytic converter has three simultaneous functions: Reduction of nitrogen oxides into elemental nitrogen and oxygen:NOx→Nx + วัวออกซิเดชันของคาร์บอนมอนอกไซด์กับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์:บริษัท + O2→CO2ออกซิเดชันของสารไฮโดรคาร์บอนเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ:CxH4x + 2xO2→xCO2 + 2xH2Oมีสองชนิดคือ "ระบบ" ในการเร่งปฏิกิริยา "lean" และ "รวย" เมื่อระบบทำงาน "lean" มีออกซิเจนมากกว่าจำเป็น และปฏิกิริยาการเกิดออกซิเดชันของคาร์บอนมอนอกไซด์และสารไฮโดรคาร์บอน (ค่าใช้จ่ายการลดไนโตรเจนออกไซด์) ที่ชอบดังนั้น ดอก เมื่อระบบทำงาน "รวย" เชื้อเพลิงมากเกินจำเป็น และปฏิกิริยาที่ชอบลดออกไซด์ของไนโตรเจนเป็นธาตุไนโตรเจนและออกซิเจน (ค่าใช้จ่ายของปฏิกิริยาออกซิเดชันสอง) มีความคงความไม่สมดุลของปฏิกิริยาที่ ระบบได้รับประสิทธิภาพ 100% ไม่เคยหมายเหตุ: แปลงสามารถเก็บออกซิเจน "เสริม" ในกระแสไอเสียสำหรับใช้ในภายหลัง เก็บนี้มักเกิดขึ้นเมื่อระบบทำงานแบบ lean ปล่อยก๊าซเมื่อไม่มีออกซิเจนเพียงพอในกระแสไอเสีย ออกซิเจนออกชดเชยการขาดออกซิเจนได้มาจากการลดโรงแรมน็อกซ์ หรือเมื่อมีเร่งความเร็วของฮาร์ดดิสก์ และระบบอัตราส่วนอากาศกับเชื้อเพลิงจะรวยเร็วกว่าปฏิกิริยาสามารถปรับให้เข้ากับมัน นอกจากนี้ กระตุ้นการปล่อยออกซิเจนเก็บไว้กระบวนการออกซิเดชันของ CO และ CxH4xอันตรายของสารมลพิษคุณภาพอากาศ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเมืองใหญ่) จะไม่เป็นอันตรายต่อมนุษย์ไม่ มีกระบวนการ redox กรอง และแปลงไนโตรเจนออกไซด์ คาร์บอน monoxides และสารไฮโดรคาร์บอนNitrogen oxides: These compounds are of the same family as nitrogen dioxide, nitric acid, nitrous oxide, nitrates, and nitric oxide. When NOx is released into the air, it reacts, stimulated by sunlight, with organic compounds in the air; the result is smog. Smog is a pollutant and has adverse effects on children's lungs. NOx reacting with sulfur dioxide produces acid rain, which is highly destructive to everything it lands on. Acid rain corrodes cars, plants, buildings, national monuments and pollutes lakes and streams to an acidity unsuitable for fish. NOx can also bind with ozone to create biological mutations (such as smog), and reduce the transmission of light.Health Hazards.bmpCarbon monoxide: This is a harmful variant of a naturally occurring gas, CO2. Odorless and colorless, this gas does not have many useful functions in everyday processes.Hydrocarbons: Inhaling hydrocarbons from gasoline, household cleaners, propellants, kerosene and other fuels can be fatal to children. Further complications include central nervous system impairments and cardiovascular problems.Catalytic inhibition and destructionThe catalytic converter is a sensitive device with precious metals coating the inside. Without these metals, the redox reactions cannot occur. There are several substances and chemicals that inhibit the catalytic converter.Lead: Most vehicles run on unleaded gasoline, in which all the lead has been removed from the fuel. However, if lead is added to the fuel and is burned, it leaves a residue that coats the catalytic metals (Pt, Rh, Pd, and Au) and prevents contact with the exhaust fumes, which is necessary in performing the necessary redox reactions.Manganese and silicon: Manganese is primarily found in the organometallic compound MMT (methylcyclopentadienyl manganese tricarbonyl). MMT is a compound used in in the 1990's to increase fuel's octane rating (a higher octane rating indicates that the gas is less likely to combust, causing the engine to explode. This is important since higher performing engines have a high compression ratio, which would need a higher octane gas to complement the amount of compression in the engine), and has now been banned from commercial sale due to the EPA's regulations. Silicon can leak from the combustion chamber into the exhaust stream from the coolant inside the engine.These contaminants prevent the catalytic converter from functioning properly. However, this process could be reversed by running the engine at a high temperature to increase the hot exhaust flow through the converter, melting or liquefying some of the contaminants and removing them from the exhaust pipe. This process does not work if the metal is coated with lead, because lead has a high boiling point. If the lead poisoning is severe enough, the whole converter is rendered useless and must be replaced.
Thermodynamics of catalytic converters
Recall that thermodynamics predicts whether or not a reaction or process is spontaneous under certain conditions, but not the rate of the process. The redox reactions below occur slowly without a catalyst; even if the processes are thermodynamically favorable, they cannot occur without proper energy. This energy is the activation energy (Ea in the figure below) required to overcome the initial energy barrier preventing the reaction. A catalyst aids in the thermodynamic process by lowering the activation energy; the catalyst itself does not produce a product, but it does affect the amount and the speed at which the products are formed.

Reduction of nitrogen oxides into elemental nitrogen and oxygen:
NOx→Nx+Ox
Oxidation of carbon monoxide to carbon dioxide.
CO+O2→CO2
Oxidation of hydrocarbons into carbon dioxide and water.
CxH4x+2xO2→xCO2+2xH2O
Activation Energy.bmp

Catalytic converter theft
Due to the precious metals in the coating of the inner ceramic structure, many catalytic converters have been targeted for theft. The converter is the most easily-accessible component because it lies on the outside and under the car. A thief could easily slide under the car, saw the connecting tubes on each end, and leave with the catalytic converter. Depending on the type and amount of precious metals inside, a catalytic converter can be easily sold for $200 apiece.

Global Warming
Although the catalytic converter has helped reduce toxic emissions from car engines, it also has detrimental environmental effects. In the conversion of hydrocarbons and carbon monoxide, carbon dioxide is produced. Carbon dioxide is one of the most common greenhouse gases and contributes significantly to global warming. Along with carbon dioxide, the converters sometimes rearrange the nitrogen-oxygen compounds to form nitrous oxide. This is the same compound used in laughing gas and as a speed enhancer in cars. As a greenhouse gas, nitrous oxide is a 300 times more potent than carbon dioxide, and contributes proportionally to global warming.

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

เครื่องฟอกไอเสียเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากเครื่องยนต์สันดาปภายใน ( ใช้ในรถยนต์และยานพาหนะที่ทันสมัยที่สุดวัน ) ออกซิเจนไม่เพียงพอสามารถออกซิไดซ์คาร์บอนเชื้อเพลิงในเครื่องยนต์เหล่านี้อย่างสมบูรณ์เป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ จึงเป็นพิษโดยผลิตภัณฑ์ที่ผลิตแปลงตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้ในระบบไอเสียเพื่อให้เว็บไซต์สำหรับปฏิกิริยาออกซิเดชันและการลดพิษของผลิตภัณฑ์ ( เช่น ไนโตรเจนออกไซด์ คาร์บอนมอนอกไซด์ และสารไฮโดรคาร์บอน ) ของเชื้อเพลิงเป็นสารอันตรายน้อยกว่า เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ ไอน้ำ และแก๊สไนโตรเจน


แนะนำเครื่องฟอกไอเสียก่อนอย่างกว้างขวางแนะนำในการผลิตรถยนต์อเมริกันใน 1975 เนื่องจากกฎระเบียบของ EPA ในการปล่อยสารพิษ ลด สหรัฐอเมริกากฎหมายอากาศสะอาดลด 75% ในการปล่อยรถรุ่นใหม่ทั้งหมดหลัง 1975 ลดลงจะดำเนินการกับการใช้งานของเครื่องฟอกไอเสีย . โดยเครื่องฟอกไอเสีย รถปล่อยคาร์บอนมอนอกไซด์ สารไฮโดรคาร์บอนและ ออกไซด์ของไนโตรเจน ก๊าซเหล่านี้เป็นแหล่งที่ใหญ่ที่สุดของโอโซนระดับพื้นดิน ซึ่งสาเหตุหมอกควันที่เป็นอันตรายต่อพืชและชีวิต เครื่องฟอกไอเสียยังสามารถพบได้ในเครื่อง รถบรรทุก รถโดยสาร และรถไฟเกือบทุกอย่างที่มีเครื่องยนต์สันดาปภายในมีรูปแบบของเครื่องฟอกไอเสียที่แนบมากับระบบไอเสียของ avi2.gif ภาพโดย avi530




วิธีการทํางานเครื่องฟอกไอเสียเป็นอุปกรณ์ง่าย ๆที่ใช้ปฏิกิริยารีดอกซ์พื้นฐานเพื่อลดมลพิษในรถ ทำให้ มันจะแปลงประมาณ 98% ของ fumes อันตรายที่ผลิตโดยรถเครื่องยนต์เป็นก๊าซที่เป็นอันตรายน้อยกว่า มันประกอบด้วยตัวเรือนโลหะที่มีเซรามิกรังผึ้งเหมือนภายในที่มีชั้นของฉนวน นี้ ภายในมีช่องรังผึ้งผนังบางซึ่งเคลือบด้วยอะลูมิของอลูมิเนียมออกไซด์เคลือบนี้มีรูพรุนและเพิ่มพื้นที่ผิวให้ปฏิกิริยาเพื่อใช้สถานที่และประกอบด้วยโลหะเช่นแพลทินัม โรเดียม และแพลเลเดียม ไม่เกิน 4-9 กรัมของโลหะมีค่าเหล่านี้ใช้ในแปลงเดียว

แปลงใช้ง่ายและลดปฏิกิริยาออกซิเดชันแปลงควันที่ไม่พึงประสงค์จำได้ว่า ปฏิกิริยาออกซิเดชัน คือ การสูญเสียของอิเล็กตรอนและลดที่เป็นที่ดึงดูดของอิเล็กตรอน โลหะมีค่าที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้ส่งเสริมการถ่ายโอนอิเล็กตรอนและ , ในการเปิด , การเปลี่ยนแปลงของควันพิษ

พื้นฐานแปลง ( 2 ) . bmp

ส่วนสุดท้ายของแปลงการควบคุมระบบฉีดเชื้อเพลิง .ระบบนี้จะช่วยโดยออกซิเจนเซนเซอร์ที่ตรวจสอบออกซิเจนในไอเสียไหลเท่าไหร่ และจะบอกเครื่องมือคอมพิวเตอร์เพื่อปรับอัตราส่วนอากาศต่อเชื้อเพลิง รักษาเครื่องฟอกไอเสียวิ่งในจุดที่ใกล้และอัตราส่วนประสิทธิภาพ 100% หน้าที่


สามแปลงมีสามหน้าที่พร้อมกัน :