3.4

Országok listájaHungarySzegedi TudományegyetemTermészettudományi és Informatikai Kar (SZTE-TTIK)Nem tanári szakokBiológia BScKörnyezeti KatalízisKiadott Anyag3.4

Gépjármvek tipikus kipufogógázösszetétele
Komponens
nitrogén oxigén szén-dioxid víz(gz) hidrogén szén-monoxid szénhidrogének nitrogén-oxidok kén-dioxid aldehidek korom (PM) policiklusos aromások

Otto-motorok
74-77 tf% 0,1-5 tf% 5-12 tf% 3-6 tf% 1500-2500 ppm 0,5-10 tf% 100-1000 ppm 50-200 ppm 0-10 ppm 0-200 ppm 0-2 mg/m3 0-10 µg/m3

Dízel-motorok
75-78 tf% 2-14 tf% 6-12 tf% 1-6 tf% 20-500 ppm 100-2000 ppm 10-500 ppm 800-5000 ppm 10-100 ppm 0-50 ppm 10-1100 mg/m3 10-20 µg/m3

Hatás
a leveg természetes alkotórészei
nincs káros hatás mérgez, egészség- és környezetkárosító rákkelt

Kaliforniai törvények:

2005 - 0 káros emisszió 2010 - negatív káros emisszió

Európai Uniós emissziós határértékek

1,2

1

1,02

emisszió, g/km

0,8

0,62
0,6

0,51
0,4

0,63 0,28 0,15 0,23 0,08 0,1 0 0
Otto EURO3

EURO1: 1992 EURO2: 1996 EURO3: 2000 EURO4: 2005
0,5

0,2

0,2

0,18

0,25 0,11 0,07 0,08 0,06 0,05 0,025 0,05
NOx CHx korom

0

0
Otto EURO1

0
Otto EURO4 Dízel EURO1

Otto EURO2

Dízel EURO2

Dízel EURO3

Dízel EURO4

A dízelolajok kéntartalmára vonatkozó elírások Diesel Fuel Sulfur Specifications
PPM 600
500 500

500 400 300 200 100 0
Ja pa n Na tio na l EU 20 00 EU Da 20 ni 05 sh Ci ty Sw Bu ed s en Cl as s 1 UK In ce nt Au iv e st ra lia 20 06 EU 20 05 /9 ? 20 03 /4 (2 00 3) Ja pa n an y US 20 06

350

50

50 10

50

50 10 15

50

50 10

US

G er m

HK

Ta x

Gépkocsikatalizátorok
1966 Kalifornia: Clean Air Act 1. 1970 Kalifornia: Clean Air Act 2. 1975-tl a gépkocsikat kipufogógáz-kezel rendszerrel kell ellátni - 1975 - egyutas, oxidációs konverterek - 1977 - kétkonverteres: oxidáció NOx redukció - 1979 - a kétutas katalizátor közös konverterházban - 1981 - háromutas katalitikus konverter (three way converter)

Reakciók a) CO + 0,5 O2 CO2

CxHy + (x +y/2) O2 x CO2 + y/2 H2O H2 + 0,5 O2 H2O

Végtermékek: N2, CO2, H2O

b) (2x + y/2) NO + CxHy x CO2 + y/2 H2O + (x+ y/4) N2

c) 2 NO + 2 CO N2 + 2 CO2

2 NO + 5 H2 2 NH3 + 2 H2O 2 NO + 2 H2 N2 + 2 H2O

d) CxHy + x H2O x CO + (x + y/2) H2

Egyutas (oxidációs) konverter

katalizátor: Pt vagy Pd

Kétutas (redukciós + oxidációs) konverter

Háromutas (three way) konverterek
felület: 10000 ­ 50000 m2 térfogat: 1000-2500 cm3 diszperzitás: 10-50%

Katalizátor: Pt + Rh (Pd) hordozó -Al2O3
0,9-3 g 0,1-0,5 g 5-10 g

Újtípusú motor

Katalitikus konverter

Katalizátorhordozók

Monolitszerkezet (kerámia)

Gépkocsi konverter

Monolitcsatorna a hordozó és a katalizátor felvitelét követen

A katalizátor nagyított (elektronmikroszkópos) képe

Hordozó + katalizátor Alsó (köt) réteg

Kerámia monolit

A háromutas katalitikus konverter elhelyezése és mködésének szabályozása (vezérlése)
vezeti manverek leveg adagolás elektronikus szabályzó

benzin adagolás

Oxigén szenzor

KATALIZÁTOR (konverter)

MOTOR

A katalizátor elhelyezése

A háromutas katalitikus konverter vezérlése
100 HC

benzin

konv. %

CO stoic NOx

Számítógép

0 14.3

14.9 14.6 A/F arány

katalizátor

kipufogógáz

Motor

Oxigén szenzor
gázpedál

leveg

Pt/Pd/Rh Al2O3/CeO2 hordozón

=

aktuális leveg/benzin arány sztöchiometrikus leveg/benzin arány

kipufogógáz referencialeveg kipufogógáz

referencialeveg O2

O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2

O2 O2

eplatina elektródák U

vezérl jel

Cirkónium-oxid (ZrO2) réteg porózus kerámia védréteg

O2

eO2 O2 O2 O2

O2 O2

Cirkónium-oxid alapú -szenzor

kipufogógáz

A hmérséklet hatása a háromutas gépkocsikatalizátor mködésére
1500
1400 1300 1200 1100 a hordozó olvadáspont a hordozó fázisváltozása a hordozó leválása a monolitról -Al2O3 képzdés A kipufogógáz hmérséklete Al2O3 fázisváltozás kezdete a Rh diffúziója az Al2O3 rétegbe a Pt szinterezdés megindulása a Zn és a P reakciója a hordozóval SO2 és SO3 deszorpció SO3 adszorpció (kemiszorpció) CO2 deszorpció SO2 adszorpció víz deszorpció víz és szén-dioxid adszorpció A katalizátorágy hmérséklete

A termikus dezaktiválódás tartománya

Hmérséklet, oC

1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0

Mködési tartomány
Optimális mködési tartomány

Nincs átalakulás

a katalizátorhordozó fizikai-kémiai tulajdonságai

a konverter mszaki paraméterei

reakció (mködési) hmérséklet

a katalizátorprekurzor felvitele (impregnálás)

a kipufogógáz térsebessége

a háromutas katalizátorok hatásosságát befolyásoló tényezk
a kipufogógáz összetétele

a platinafémek mennyisége, aránya diszperzitása

az aktív katalizátor kialakítása

élettartam, mérgezdés

dinamikus körülmények

monolitváz szerkezeti romlása (töredezés)

katalizátor mennyiségi csökkenése

hordozó fázisátalakulása -Al2O3 képzdés

irreverzibilis
katalizátorméreg (benzineredet) adszorpció

katalizátor dezaktiválódás

aktív komponensek felületi vándorlása

platinafém szinterezdés

termék adszorpció

reverzibilis
oxidációs állapot változás felületi szennyezdés felületi kokszosodás

A katalizátor dezaktiválódásának lehetségei

TEM felvételek: Pt krisztallitok Al2O3-hordozón a) friss katalizátor b) 1323 K-e hmérsékleten, levegn 1 nap múlva

A hidegindítás hatását csökkent megoldások

1. Motorhoz közel elhelyezett katalizátor; 2. Elektromosan fthet fém monolit; 3. Szénhidrogén csapda (adszorpció); 4. Kémiailag ftött katalizátor; 5. Elkonverter alkalmazása; 6. Elmelegít égk; 7. Hidegindítás gyújtáskésleltetéssel, vagy kipufogó utáni égetés; 8. Égtér változtatható szeleppel; 9. Duplafalú kipufogócs.

Szénhidrogén csapda (adszorbens)

Az elektromos ftés katalizátor mködése

Elektromosan fthet fém monolitváz

Elkonverter alkalmazása

Dízelmotorok emissziójának szabályozása
Nitrogén-oxidok
tápleveg htés

Koromszemcsék

Extrahálható szerves vegyületek

befecskendezési nyomás szabályozása

henger­dugattyú kialakítás befecskendez kialakítás

kipufogógáz recirkuláció

turbófeltöltés

befecskendez szabályzás

égetkamra kialakítás

szelephézag szabályzás

NOx redukciós katalizátor

Koromszr rendszer

Dízel oxidációs katalizátor

A dízelmotorokra vonatkozó környezetvédelmi elírások változása (Európai Unió)
% reduction

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

Diesel Cars

PM
1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000

HC+NOx
2002 2004 2006 2008 2010

A dízelolajok kéntartalma

2010
2004

10 ppm

50 ppm
20% 500 ppm 1500 ppm ­ 80%

1993
1990 eltt

5,000 ppm

(1980: 14000 ppm)

Turbófeltöltéses dízelmotor

A turbófeltöltés elve és gyakorlati megoldása

Koromszr kialakítása és mködési elve

Koromszr elhelyezése és küls kialakítása

Dízelmotorok kipufogógázaiban lév szilárd részecskék összetétele

Nehéz gépjármvek esetén alkalmazható megkerül (by-pass) rendszer

Könny dízelüzem gépjármveknél alkalmazható megkerül és leéget rendszer

Dízel oxidációs katalizátorok

Pt/Al2O3 - 0,35 ­ 1,75 g Pt/dm3 Pd/Al2O3 - 1,20 ­ 3,65 g Pd/dm3

Dízel oxidációs katalizátor és koromszr kombinációk

NOx kezelési lehetségek
NOx adszorber

mérgezdés

kén

álló forrás

koromszr

Redukálószer (CO, CH)

DeNOx katalizátor

foszfor

gépjárm
SCR eljárás
ammónia karbamid független

Karbamid tank

Nehéz-dízel gépjárm, karbamidos DeNOx-katalizátorral



Hasonló témájú dokumentumok

Hozzászólások

15 ady antropológiatörténet anyagismeret 2 bikém biztonság család csokonai dm ea épterv fejlődéslélektan gazdaságtörténelem hallás infláció kalkulus kántor anita kémia kép kidolgozott kiskérdések kiselőadás kosztolányi környezetvédelem kötelmi jog kultur linguistics magyar gótika műemlékvédelem órai jegyzet összefoglaló pár apróság pcd pénzügy politológia puska2 sejttan sql szalay luca szamitogep tarnóczi féle társadalom történet tőzsde válgazd vektor vezetői vizsga feladatsor vizuális antropológia alapfogalmai vorlesung vörösmarty zsidó