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觸媒轉化器

圖片來自 sscar

觸媒轉換器,又稱催化轉換器(catalytic converter),安裝於汽車廢氣排放系統中,含有貴金屬作為觸媒,利用催化機制減少有害廢氣,如碳氫化合物(HC)、一氧化碳(CO)和氧化物(NOx)等、以利環境保護的一個裝置。

概述

一般人大多認為,觸媒只應用在石油化學或特用化學品的工業製程中。事實上,利用觸媒的催化反應已廣泛地應用在人類居家生活環境上,主要的目的是用來改善人類居住環境品質,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。

排氣淨化

催化轉換器是利用催化劑的作用將排氣中的CO、HC 和 NOx 轉換為對人體無害的氣體的一種排氣淨化裝置,也稱作催化淨化轉換器。金屬鉑、鈀或銠均可作催化劑。在化學反應過程中,催化劑只促進反應的進行,不是反應物的一部分,所以一般情形下,催化轉化器壽命可達十數年。

原理

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化石燃料工廠煙囪所排放之廢氣最為大宗。

光學霧危害呼吸系統

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太陽光照射後生成光化學,導致更嚴重的空氣污染以及危害人民呼吸系統

特性

觸媒又稱催化劑,是一種化學物質,能降低化學反應的能障,促使反應的發生或加速反應的速率,但本身在反應前後沒有改變,也不會減少。更奇妙的是同樣的反應物,若使用不同的觸媒,卻可以得到不同的產物,也就是觸媒可以引導反應的進行路徑,改變化學反應的選擇性。觸媒像媒人撮合佳偶一樣,分子可以因與它接觸發生反應,而生成產物;反應可以因它的催化而速率加快或在較低溫度下進行;甚至可以由於它的介入,改變反應途徑,生成價值更高的產品。[1]

觸媒的組成

  • 活性成分:觸媒的主要成分,目前選擇僅能靠經驗。
  • 載體:觸媒的架,主要由分散劑、粘著劑和支撐體組成。考量的重點為比表面積、孔洞性質、用性、熱導性質、機械強度等。助觸媒:加到觸媒上的少量物質,本身的活性很低,但添加少量後可改變觸媒的化合形態與物理結構。

觸媒催化反應步驟

非均相觸媒進行催化反應可分為七個步驟(以氣/固反應為例):

  1. 反應物由氣流擴散到觸媒表面(通過停滯層)。
  2. 反應物擴散通過載體孔洞到達活性中心。
  3. 反應物被活性中心吸附。
  4. 反應物在活性中心上反應形成生成物。
  5. 生成物由活性中心脫附。
  6. 生成物擴散通過載體孔洞到達觸媒表面。
  7. 生成物由觸媒表面擴散到氣流中。

故障情形

觸媒轉換器若運作不當,其所散發出的氣體,就像是在車內放了許久的腐敗雞蛋味。當車主聞到「硫磺味」時,就要多多注意是否觸媒轉換器有故障的疑慮。催化轉換器主要利用催化劑幫助引擎廢氣經過數種不同的化學反應,進而轉換成較不污染環境的物質,倘若此裝置運作不當,其所散發出的氣體就像是在車內放了許久的腐敗雞蛋味,可想而知相當難聞。最直接的處理方式就是找出舊裝置故障的原因、替換一組新的觸媒轉換器。[2]

參考資料