三效催化劑消除危害

為了消除上述污染物對環(huán)境和人體的危害，目前最有效的治理方法是在發(fā)動機排氣系統(tǒng)中加裝催化轉化器，對汽車尾氣在排放前進行催化轉化，其基本原理是通過催化劑的作用，把CO、HC、NOX 分別氧化、還原為對人體健康無害的二氧化碳(CO2)、氮氣(N2)和水蒸氣(H2O)，在轉化過程中，如果催化劑能同時對CO、HC、NOx三種有害物起催化凈化作用，這種催化劑就稱為三效催化劑(TWC)，而把只能轉化CO、HC 的催化劑稱為二效催化劑(或稱氧化型催化劑)。三效催化劑也稱作三元催化劑，二效催化劑也稱作二元催化劑。

三效催化劑通常是以貴金屬Pt、Rh、和Pd為活性組分，堇青石第一載體，γ-Al2O3為第二載體(活性涂層)，將γ-Al2O3 涂附在熔點達1350℃的堇青石上，并向γ-Al2O3 中加入Ce、La、Ba、Zr等作為改性助劑，它們能增強氧化鋁的熱穩(wěn)定性，減少比表面積的損失，并能提高貴金屬的分散度，防止金屬聚集，還能促進水煤氣轉化。活性組分是通過浸漬的方法，分散在大比表面積的γ-Al2O3上。至于車用三效催化劑是指內(nèi)燃機的燃料在燃燒過程中，因多方面原因，造成燃燒不完全，其排氣成份有二氧化碳(CO2)、水蒸汽(H2O)、一氧化碳(CO)、碳氫化合物(HC)、氮氧化合物(NOX)、鉛化合物、硫化合物等。其中一氧化碳(CO)、碳氫化合物(HC)、氮氧化合物(NOX)是造成環(huán)境污染的三種主要氣態(tài)污染物。

根據(jù)內(nèi)燃機燃料、混合氣形成方式和燃燒模式的不同，傳統(tǒng)內(nèi)燃機分為汽油機和柴油機兩類。應用三效催化劑進行排氣后處理的汽油機具有排放水平低的優(yōu)點，但是油耗比柴油機高 20~30%。汽油機熱效率低的原因主要是火花點火、火焰?zhèn)鞑サ娜紵绞绞瞧蜋C熱效率低的根本原因。同時，這也說明，如果能突破傳統(tǒng)汽油機的燃燒模式，汽油機具有很大的節(jié)能潛力。

與汽油機相反，柴油機具有較高的熱效率，主要原因有以下幾點:柴油機壓縮比高;采用稀薄燃燒的方式;同時柴油多點自燃，初期放熱速度快，燃燒等容度高，循環(huán)波動率也比較小。但是柴油機的擴散燃燒模式導致其較高的 NOx和碳煙排放，且 NOx和碳煙排放之間存在此消彼長(trade-off)的關系，難以同時降低。