什么是催化转化器？

汽车催化转化器是一种关键的发动机外净化设备，它能有效净化汽车排放的一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOx）等有害物质。

这些物质是造成空气污染的主要原因，而催化转化器则通过催化反应，将这些有害物质转化为无害物质，从而降低环境污染，改善大气质量。催化转化器的最外部是不锈钢壳体，内部则是催化剂载体。

载体的种类包括由堇青石制成的蜂窝状载体、金属载体或颗粒型载体。载体上涂有催化剂，这些催化剂通常是由金属铂（Pt）、钯（Pd）和铑（Rh）组成，加上助催化剂，如镧（La）、铈（Ce）等，以提高催化剂的稳定性和效能。催化转化器利用排气中的残余氧气和排气温度，在催化剂表面进行氧化还原反应，将有害物质转化为无害物质，从而减少对环境的污染。

为了确保催化转化器的正常工作和延长其使用寿命，需要注意以下几点。首先，绝对不能使用含铅的汽油，因为铅化物在发动机中燃烧后会形成固体物质，沉积在催化转化器载体表面，导致催化转化器丧失转化能力，也就是所谓的"铅中毒"。

其次，避免催化转化器发生磕碰，虽然设计时对载体的机械强度有一定要求，但它仍不能承受过大的载荷，否则会导致催化剂载体损坏。行驶中若感到排气不畅，应立即检查，防止损坏的催化剂载体随排气共振倒流入气缸。

此外，汽车不应长时间怠速，因为怠速时混合气过浓，废气中氧气不足，末燃混合气进入催化转化器载体重新燃烧，会使温度急剧升高，烧坏催化剂载体。此外，应避免突然加速，以防催化转化器过热。

最后，要保证发动机正常运转，以确保排气净化率最佳。三效催化转化器要求发动机始终处于理论空燃比（14.7:1）的情况下工作，才能达到最高排气净化率，避免电控系统、点火系统和燃油系统故障导致排气净化率降低，缩短催化转化器寿命。

目前，我国催化转化器的来源主要有三种：完全进口的催化转化器，在国内与电喷系统匹配；进口载体，例如进口德固萨、Eugelhard等公司的载体在国内封装；以及完全由国内公司制造的催化转化器总成。

控制汽车尾气排放的技术分为机内净化和机外净化，机内净化是基础，机外净化则作为重要组成部分，只有两者结合才能使汽油机尾气排放控制在日益严格的法规范围内。催化转化器作为机外净化的首选设备，如果机内净化效果不佳，将大大缩短催化转化器的寿命。

因此，维护好发动机的运行状态，对于催化转化器的使用寿命至关重要。催化剂作为催化转化器的核心部件，其主要性能包括活性、选择性、稳定性和寿命。活性越高，原料转化率的百分数越大；选择性是指所消耗的原料中转化成目的产物的分率；稳定性是指其活性和选择性随时间变化的情况。

然而，催化剂不能无限期地使用，在长期受热和化学作用下，也会受到不可逆的物理和化学变化，导致其失活。

现代贵金属催化剂包括氧化剂铂（Pt）、钯（Pd）和还原催化剂铑（Rh），氧化与还原催化剂的质量比一般为5:1，贵金属的总质量占涂层质量的0.1%-0.5%，贵金属含量与载体体积计算为1.5g/L左右。然而，从长远来看，使用一般金属代替贵金属应为努力方向，因为目前市场上铂的价格比黄金贵一倍多。

陶瓷载体是催化转化器的关键部件之一，其重要材料之一为堇青石，它耐高温，最高连续工作温度可达1200℃，强度高，线膨胀系数低。国产的陶瓷载体开孔率可达400-460目/inch2，最小壁厚可达0.16mm左右。

陶瓷载体提高了催化剂的机械强度，减少了活性组分的含量，特别是在使用贵金属催化剂时，可将活性组分高度分散，减少用量。总之，载体的质量对催化转化器的性能至关重要，催化转化器的总成需要经过一系列试验和转化要求，使用寿命一般为8万公里以上。

随着加严的发动机排气污染物限值标准的陆续出台，我国的汽车发动机全部加装催化转化器的日期已经到来。幸运的是，我国的科研人员早在70年代就开始研究二元催化转化器，并开始了艰苦的创业，虽然与国外一些大公司有一定差距，但已取得了令人欣喜的成果。

其中，载体、催化剂及其涂层、封装等技术已完全掌握。例如，山西净土、天津卡达克、长春莱特、大连华克、北京绿创、上海红湖、无锡力达、昆明、温州等十几家企业已形成一定规模。

然而，催化转化器在一定程度上提高了空气的酸度，因为催化剂将一些低价氮化物和硫化物转化为更多的高价氧化物，在遇到水的作用下，生成强酸，例如硫酸、硝酸，因此酸性增强，即空气的酸度增加。