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2022-11-28
淺談汽車三元觸媒轉化器
淺談汽車三元觸媒轉化器
節錄自：奇摩知識＋10.25
壹●前言
近年來溫室效應席捲全球，地球村的各位研究學者也重視到環境遭受汙染的嚴重性，然而造成溫室效應的眾多汙染源當中，以全球汽機車所燃燒的石化燃料及工廠煙囪所排放之廢氣最為大宗。
為了有效防止其汙染源持續惡化與擴大，故開發出許許多多的方法以處理汙染源中的有害氣體，當中最實用並受矚目的無疑是利用觸媒轉化器進行廢氣之處理。
於特定溫度下藉由觸媒活性作用將所排放廢氣中之一氧化碳(CO)、氮氧化合物(NOx)及碳氫化合物(HC)等有害氣體處理掉，避免有害氣體排放到大氣中藉由陽光照射後生成光化學霧，導致更嚴重的空氣污染以及 危害人民的呼吸道系統。
貳●汽車觸媒轉化器
一、汽車排氣污染防治系統
我國環保署參照美國聯邦環保法規所制定的汽車排氣法規，幾乎是全世界最嚴格的排氣標準。
管制的排放污染物有一氧化碳(CO)、氮氧化合物(NOx)及碳氫化合物(HC)，其中以管制氮氧化合物與碳氫化合物排放量最重要，因為它們經由陽光照射後很容易生成光化學霧，而造成嚴重的空氣污染並危害居民的呼吸道系統。
為了有效控制污染物的排放，汽車都裝置了一套排氣污染控制系統，它包括含氧感知器、電腦控制單元、燃料電噴系統及觸媒轉化器。
觸媒轉化器一般形狀類似消音器，其橫切面呈橢圓形或圓形。
含氧感知器主要功能是偵測、調節與控制引擎燃燒的相對空燃比值。提供一適當操作範圍，使觸媒對於碳氫化合物、一氧化碳及氮氧化合物的去除率大於80%。
λ=(空氣/燃料)實際空燃比/(空氣/燃料)化學計量比
汽車排放廢氣中的污染物，滯留在觸媒轉化器中的時間不及0.1秒，在這麼短的時間內要將碳氫化合物、一氧化碳及氮氧化合物轉化為無害的氣體，轉化器除了必須含有高催化活性的觸媒外，還要具有低壓降的特性。這些污染物在觸媒活性物質表面上發生一連串氧化及還原化學反應。
為了提高觸媒轉化器的催化活性，必須提高觸媒活性及增加活性物質的總反應面積，而貴重金屬活性物質如鉑(Pt)、鈀(Pd)及銠(Rh)正具備高活性與高抗毒化的特色。
二、汽車觸媒轉化器催化反應原理:
汽車排放的廢氣中，除了氮的氧化物及未燃燒的碳氫化合物外，另含有相當數量的一氧化碳。即使是精密設計的引擎及慎選的燃料，也無法使廢氣中的這些污染物降低到可以接受的程度，因此在把廢氣排放到大氣之前須先把這些成分移除。
一般汽車就使用觸媒轉化器來進行這項工作。這些污染物在觸媒活性物質(鉑、鈀、銠)表面上發生一連串氧化及還原的化學反應。
基本上，碳氫化合物(HC)、一氧化碳 (CO)與氧在觸媒表面上發生氧化反應，產生水及二氧化碳，而氮氧化合物(NOx)則被碳氫化合物、 一氧化碳及在觸媒轉化器中產生的氫氣還原成氮氣。
由於轉化器中的觸媒必須具備能同時轉化碳氫化合物、一氧化碳及氮氧化合物的功能，所以被稱為三元觸媒。
三、觸媒轉化器使用的注意事項
觸媒轉化器本身極易變熱，而且可能會因過熱而損壞。為了防止觸媒轉化器內的未燃油氣點燃，應注意下列事項。
(1)限用無鉛汽油。鉛會毒化轉換器中的鉑、銠、鈀，使其失去轉化功能而永久損壞。(2)油量不足時請勿行駛，否則燃油耗盡會導致觸媒轉化器損壞。
(3)請勿在怠速非常不穩或不發火的運轉條件下，讓引擎作長時間的高速運轉，以避免觸媒轉化器損害
(4)關掉點火開關時，請勿踩油門，以避免觸媒轉化器因未燃燒之燃料受到損害。
參●結論
觸媒具有許多人不知道的功力：空氣污染的防治和水質淨化，常常需依賴它方能有效地達成。但因為沒有與人們直接碰觸，所以被大家所忽視。
當汽機車裝了觸媒轉化器，能顯著減少了交通工具所排放的污染物，亦進一步保障了我們的生命安全，這些都是在我們生活周遭隨處可見的觸媒應用。
同時被忽略的還有汽車使用的汽、柴油及機油，為了減少污染及延長汽車壽命，一定要選用優質燃油及無積碳機油。
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