Yaşlandırılmış katalitik konvertörün karakterizasyonu ve dönüşüm verimliliğinin araştırılması
Characterization of aged catalytic converter and investigation ofconversion efficiency
Yazar: HÜSAMETTİN SAMET KAYA
Danışman: DOÇ. DR. İBRAHİM ASLAN REŞİTOĞLU
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanoteknoloji ve İleri Malzemeler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Otomotiv Mühendisliği = Automotive Engineering
Dizin: Otomotiv sektörü = Automotive sector ; Otomotiv tasarımı = Automotive design

Özet:
Katalitik konvertörler benzin motorlu taşıtlarda başta CO ve HC olmak üzere kirletici emisyonların indirgenmesinde kullanılan emisyon kontrol sistemleridir. Çeşitli kuruluşlarca belirlenen emisyon sınırlamalarının (standartlarının) sağlanması bu kontrol sistemlerinin kullanımını zorunluluk haline getirmektedir. Günümüz benzin motorlu taşıtların tamamında yaygın olarak kullanılan katalitik konvertörler, her ne kadar kirletici emisyonların kontrol edilmesinde etkin olarak tercih edilse de bu sistemlerin kullanım ömürlerinin dönüşüm verimliliği ve yapı üzerindeki etkileri önemli bir araştırma konusudur.
Bu çalışmada gerçek çalışma şartlarında benzinli motora sahip bir taşıtta kullanılmış olan yaşlandırılmış katalitik konvertör ile yeni katalitik konvertörün karakterizasyonları ve dönüşüm verimliliklerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla doğal kullanım ile yaşlandırılmış katalik konvertör ve yeni katalitik konvertör katalizörleri üzerinden gerekli numuneler alınarak SEM, XRF, XRD ve BET yüzel alanı analizleri gerçekleştirilmiş ve kullanıma bağlı olarak katalizör yapısındaki değişimler ele alınmıştır. Aynı zamanda yaşlandırılmış katalitik konvertör ile yeni katalitik konvertör gerçek çalışma şartlarında araç üzerinde test edilerek motor performans değeri ile CO ve HC değerleri kıyaslanmıştır. Gerçekleştirilen analizler neticesinde kullanıma bağlı olarak katalizör yapısında önemli değişimlerin meydana geldiği, yüzey alanı ve gözenek yapısında kayda değer azalmanın gerçekleştiği, katalizör yapısında yer alan ve katalitik aktivitede büyük öneme sahip olan değerli metal ihtivasının azaldığı ve toksisitenin arttığı tespit edilmiştir. Motor performans ve emisyon testleri ise yaşlandırılmış katalitik konvertörün yeni katalitik konvertöre kıyasla güç değerinde ortalama %4.76 oranında azalmaya, CO ve HC değerlerinde ise sırasıyla ortalama % 0.02 ve 16.59 ppm artışa neden olduğunu ortaya koymuştur.

Abstract:
Catalytic converters are emission control systems used to reduce pollutant emissions, especially CO and HC in gasoline motor vehicles. Ensuring emission limitations (standards) determined by various organizations makes the use of these control systems a necessity. Catalytic converters, which are widely used in all today's gasoline motor vehicles, are effectively preferred in controlling pollutant emissions, but the effect of lifetime of these systems on conversion efficiency and the structure of catalyst are important research.

In this study, it is aimed to determine the characterization of the aged catalytic converter and the new catalytic converter used in a vehicle with gasoline engine in real working conditions. For this purpose, the necessary samples were taken over the aged catalytic converter and new catalytic converter catalysts and SEM, XRF, XRD and BET surface area analyzes were performed and the changes in the catalyst structure were discussed depending on the use. At the same time, the aged catalytic convertor and the new catalytic convertor were tested on the vehicle under real working conditions and the motor performance value and CO and HC values ​​were compared. As a result of the analysis, significant changes were obtained in the catalyst structure due to lifetime. The surface area and pore structure has decreased. The content of precious metals, which are of great importance in the catalytic activity and are presented in the catalyst structure, has reduced and toxicity has been increased. Motor performance and emission tests have shown that the aging catalytic converter caused an average decrease in power value by 4.76% compared to the new catalytic converter, and an average increase of 0.02 % and 16.59 ppm in CO and HC values has obtained respectively.