催化转换器

催化转换器又称觸媒轉化器（）、觸媒轉換器，安裝於汽车废气排放系统中，含有鉑、鈀及銠等貴金屬作為觸媒，利用催化机制减少有害废气，如碳氫化合物（HC）、一氧化碳（CO）和氮氧化物（NOx）等）、以利环境保护的一个装置。

概念
催化转换器是利用催化剂的作用将排气中的CO、HC和NOx转换为对人体无害的气体的一种排气净化装置，也称作催化净化转换器。金属铂、钯或铑均可作催化剂。在化学反应过程中，催化剂只促进反应的进行，不是反应物的一部分，所以一般情形下，催化转化器寿命可达十数年。

分类

催化转换器有氧化催化转换器和三元催化转换器。

氧化催化转换器只将排气中的CO和HC（碳氢化合物）氧化为CO2和H2O，因此这种催化转换器也称作二元催化转换器。必须向氧化催化转换器供给二次空气作为氧化剂，才能使其有效地工作。

三元催化转换器可同时减少CO、HC和NOx的排放，它以排气中的CO和HC作为还原剂，把NOx还原为氮（N2）和水，而CO和HC在还原反应中被氧化为CO2和H2O。

当同时采用两种转换器时，通常把两者放在同一个转换器外壳内，而且三元催化转换器置于氧化催化转换器前面。排气经过三元催化转换器之后，部分未被氧化的CO和HC继续在氧化催化转换器中与供入的二次空气进行氧化反应。

 使用限制 
傳統的含鉛汽油裡面的四乙基鉛在引擎室內燃燒後轉變為鉛化合物，隨廢氣排出引擎，鉛可減少引擎爆震並保護气門座（lifter）。但此鉛化合物會毒化觸媒轉化器使其失去作用，因此需使用無鉛汽油，氣門座的問題則由汽車廠商在製造時先做強化處理。使用無鉛汽油也減少鉛中毒的可能性。

 溫度問題 
觸媒轉化器裡面的觸媒在高溫才會反應，在廢氣將觸媒轉換器加熱到工作溫度前，廢氣問題仍然嚴重，尤其當在地下停車場發動車輛時問題更大。可以在觸媒轉換器裡面放電熱系統預熱，以減少起動時的廢氣，但少有車輛使用預熱系統。混合動力車輛或纯电汽车可以大幅減少空氣污染。

高溫的觸媒轉換器接觸到雜草等可燃物質，可能會發生火災。

 危险  
在1981年之前生产的汽车上使用的化油器，如果没有用于调节空燃比的反馈装置，可能会很容易向发动机供给过多燃油，从而导致催化转换器过热并可能点燃车底下的易燃物。

装有催化转换器的汽车在发动机运行的最初五分钟内排放出大部分污染物；也就是说，在催化转换器尚未充分升温达到完全有效之前。

在2000年代初，将催化转换器直接放置在靠近发动机的排气歧管旁以便更快升温变得普遍。 1995年Alpina推出了电加热催化器，名为“E-KAT”，并将其用于基于BMW 750i 的Alpina B12 5,7 E-KAT。  催化转换器内部的加热线圈在发动机启动后立即通电，迅速将催化剂加热到工作温度，从而使车辆能够被归类为低排放车辆（LEV）。 后来宝马在1999年于其750i车型上推出了由Emitec、Alpina和BMW共同开发的同款电加热催化器。 

在某些车辆上使用前置催化转换器——一种安装在主催化转换器前方的小型催化转换器，启动时升温更快，可减少与冷启动相关的排放。制造商在争取车辆达到超低排放（ULEV）评级时常采用前置催化转换器，例如Toyota MR2 Roadster。

 对环境的影响 
催化转换器已被证明在减少尾气有害排放方面可靠且有效。然而，其使用也存在一些缺点，并且在生产过程中对环境有负面影响：

催化转换器在拆开其陶瓷外壳时被视为危险，因此在拆解它们时必须先将其从车辆上卸下并单独处理。

装有三元催化器的发动机必须在化学计量比条件下工作，这意味着相比稀薄燃烧的发动机油耗更高。这会使汽车的CO₂排放量大约增加10%。

催化转换器的生产需要使用钯或铂；这些贵金属的部分全球储量在俄罗斯诺里尔斯克附近开采，该地区的工业活动（等）导致诺里尔斯克被《Time》杂志列为最污染的地区之一。

催化转换器自身的极端高温 可能引发森林火灾，尤其是在干旱地区。

相关条目
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選擇性催化還原法（Selective Catalytic Reduction）

参考资料

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