Katalitik Konvertör Nedir? Nasıl Çalışır?

Katalitik Konvertör Nedir Taşıtların egzozlarından çıkan gazların zararlı olduğunu mutlaka duymuşsunuz. Üstelik bu zararlı gazlar, hava kirliliğinin birincil nedenlerinden birisidir. Nüfusun kalabalık olduğu şehirlerde, egzoz gazlarına bağlı hava kirliliği oranlarının daha yüksek olduğu de bilinen bir gerçektir. Bu kirliliği azaltmak için de uzun yıllar boyunca çalışmalar yapılmış ve en nihayetinde katalitik konvertör ile tanışılmıştır.

Egzoz Nedir? Nasıl Çalışır?

Katalitik konvertör, egzozlardan çıkan zararlı gazların bir nevi filtrelenerek çevreye salınımını ortadan kaldırmıştır. 1975 yılında kullanılmaya başlanan bu sistem, basit bir mantıkla çalışmaktadır; ama büyük ve önemli bir görevi üstlenmektedir. Oksidasyon katalizörü gibi isimlerle de anılan bu parçaların arabalarda kullanımı zorunludur. Emisyon kontrollerinden geçmeyen otomobillerin, trafiğe çıkışı yasaklanmaktadır. Egzoz emisyon standartlarında ülkelerin belirlediği yasal limit değerleri bulunmaktadır.

Günümüzde en çok kullanılan tipi, üç yollu katalitik konvertördür. Üç farklı egzoz gazını birden zararsız hale getirmektedir. Yani 3 farklı reaksiyon ile gazları zararsız hale getirmektedir. Kimyasal reaksiyon temelli bir filtreleme sistemi olduğunu da söylemek mümkündür. Hava kirliliğine karşı duyarlı olmak için bu konuya özen gösterilmesi ve alınacak arabada düzgün çalışıp çalışmadığını kontrol ettirmelisiniz.

Katalitik Konvertör Nedir?

Katalitik konvertörler, arabaların tükettiği yakıttan ortaya çıkan zehirli gazların, havaya direkt karışmasını engellemek için kullanılır. Bir nevi araçların filtre sistemidir diyebiliriz. Egzozların çıkış borusuna yerleştirilmiştir. Çelik bir kutuyu andırırlar. Arabadaki diğer sistemlerle kıyasladığımızda, onlara nazaran oldukça basit bir şekilde çalışırlar. Ama yüklendikleri görev, en az onlarınki kadar önemlidir.

Arabalar ve yakıtları, hava kirliliğinin başlıca sebebidir. Özellikle nüfusun kalabalık olduğu büyük şehirlerde bu ciddi bir çevre kirliliği demektir. Bilim adamları, bu kötü gidişe dur demek için bir takım çalışmalar yapmaya karar vermişler ve katalitik konvertörleri tasarlamıştır. Ülkeler araçlardan kaynaklanan hava kirliliğinin miktarını azaltmak için bir takım kısıtlamalar getirmiştir.

Yine otomobil üreten firmalar da bu çalışmalara destek olmak amacıyla, motor ve yakıt sistemlerinde olumlu değişiklikler yapmıştır. Bu amaçla üretilen katalitik konvertörler, hava kirliliğinin azaltılması amacıyla 1975 yılında arabalarda kullanılmaya başlanan bir sistemdir. Aslında çalışma sistemi, arabaların diğer sistemlerine göre oldukça basittir.

Katalitik konvertör denilen şey, motorların egzozlarından çevreye verdikleri zararlı gazların daha az zararlı hale dönüştürülmesini sağlayan bir aygıttır. Yapılışı açısından oldukça basit bir düzeneği olan katalitik konvertörlerin üstlendiği görev ise son derece önemlidir.

Katalatilik Konvertörler Nasıl Çalışır?

Katalitik konvertörler şu şekilde çalışır; Araçların tükettiği yakıtlardan ortaya çıkan gazlar, hava ile birleşerek yanma odasına girerler. Yanma odasında bu hava – gaz karışımının en uygun düzeyde olması sağlanır. Aksi takdirde, daha çok kirli hava meydana gelecektir. Yanma odasının görevlerinden biri de, bu hava – gaz karışımının yayılmasını engellemektir.

En sık kullanılan model olan üç yollu katalitik konvertörün çalışmasında üç kimyasal reaksiyon oluşmaktadır. Önce nitro oksitlerden oksijen ayrıştırılmak, bu şekilde geriye azot ile oksijen kalmaktadır. Burada açığa çıkan azot atmosfere salınır. Oksijen ise sonraki reaksiyonlarda yani karbonmonoksit ve hidrokarbonların yanması için kullanılır.

İlk adım sonraki iki adet oksidasyon reaksiyonu gerçekleşir. Oksijen ile hidrokarbonlar ve karbonmonoksit katılınca geriye su ve karbondioksit kalır. Bunlar ise egzozdan atılırlar.

Katalitik konvertörün içinde çok küçük deliklere sahip seramik petekler bulunur. bunların üzerinde katalizör elementler kaplıdır ve yapısı sayesinde egzoz gazlarının katalizör elementlere temas yüzeyi artırılır. Hatta bu peteksi yapı açılmış olsaydı, yüzey alanının bir futbol sahası büyüklüğünde olacağı bilinmektedir.

Katalizörün içinde egzoz gazlarını kimyasal reaksiyona sokan elementler bulunur. Bunlar ise platin, paladyum, iridyum, radyum şeklinde sıralanmaktadır. Araba soğukken çalışmayan katalitik konvertörün içindeki bu elementler, yüksek sıcaklıklarda aktif olmaktadır. Çabuk ısınabilmesi için motora yakın bir konumu vardır. Çalışma sıcaklığı ise 400 ile 500 santigrat derecedir.

Katalitik Konvertörler Çalışırken Motorun Devri Niçin Önemlidir?

Burada dikkat edilmesi gereken noktalardan biri de, motorun devridir. Motor devrinin düşük ya da yüksek olması göz önüne alınarak, aracın yakacağı en uygun yakıt miktarı hesaplanır. Ardından, kullanılacak en uygun seviyede hava miktarı da hesaba katılır. Sonrasında, araçta bulunan bilgisayarlar tarafından, gaz ve yakıtlar en verimli şekilde işletilir.

Bunun amacı, yanmamış zararlı gaz miktarını en aza indirmektir. Bu işlemlerin ardından, gazlar Katalatik konvertörlerde çok sayıda tepkimeye uğrar. Bu tepkimelerin ardından, kirlilik oranları hemen hemen % 0.5 miktarına düşer. Neredeyse tamamen zararsız şekle dönüşen bu gazlar, artık atmosfere salınırlar.

Araba Yakıtlarından Açığa Çıkan Bütün Gazlar Zararlı mıdır?

Yakıt tüketiminin ardından açığa çıkan bütün gazlar zararlı değildir. Hatta tam aksine, bazıları atmosferde bulunması gereken gazlardır ve bunlar, çok fazla bir tepkimeye uğramadan atmosfere salınırlar. Mesela Nitrojen gazı (N2) ve su buharı (H2O) .

Katalitik Konvertörlerin Asıl Görevi Nedir?

Katalitik konvertörlerin asıl görevi; zehirli maddeler içeren Karbonmonoksit (CO) ve Nitrojen Oksitler’in (NO – NO2) atmosfere çıkışını engellemektir.

Araçlar Çalışırken Üretilen Zararlı Gazlar Nelerdir?

Ortaya çıkan zehirli gazlardan bazıları şunlardır:

• Karbonmonoksit (CO): En tehlikeli zehirli gazlardan biridir. Çünkü ne rengi vardır ne de kokusu. İnsanları, farkında olmadan yavaş yavaş zehirler. Tam olarak yanmamış halde bulunan yakıtların ve duman üreten buharlaşmış gaz parçacıklarının birleşmesinden oluşur.
• Nitrojenoksit(ler): (NO ve NO2 olmak üzere 2 farklı şekilleri vardır. NOx olarak da simge edilirler) Nitrojenoksitler, atmosferde kirli sis bulutlarına ve ormanları telef eden asit yağmurlarına sebep olurlar. İnsanların sinir sistemi üzerinde olumsuz etkileri vardır. Vücudumuzdaki mukus zarları için oldukça tehlikelidirler.

Araçlar Çalışırken Üretilen Zararsız Gazlar Nelerdir?

Egzozdan çıkan zararsız gazlar; azot, karbondioksit gazı ve su buharıdır. Şimdi bunların detaylarına göz atalım:

• Nitrojen Gazı (N2): Halk arasında “Azot” diye de bilinir. Atmosfer üzerindeki havanın yaklaşık %78’ini “Azot” dediğimiz bu Nitrojen Gazı oluşturur. Arabalardaki yakıt tüketimiyle birlikte ortaya çıkan gazlardan biridir. Ancak zararsız olduğundan, Katalitik konvertörlerde çok fazla işleme uğramadan atmosfere salınırlar.
• Karbondioksit Gazı (CO2): Araba yakıtlarının yanmasıyla ortaya çıkan gazlardan biridir. İçerisinde, “1 Karbon + 2 Oksijen” formülünden oluşan bileşim vardır. Her bir karbon atomuna karşılık, 2 oksijenin birleşmesinden karbondioksit oluşur. Makul miktarda olduğu zaman zararsızdır fakat gereğinden fazla bulunduğu ortamda zararı vardır. Atmosferde % 0.03 oranında karbondioksit gazı bulunması gerekir. Azı ya da fazlası zararlıdır. Görevlerinden birisi de, oksijeni atmosferde tutmaktır. Eğer bir bölgede, karbondioksit gazı gereğinden az bulunursa; oksijen o atmosferde tutunamaz ve dağılır. Bu da, o bölgede oksijen yetersizliğinden dolayı hava kirliliğine yol açar. Eğer bir bölgede karbondioksit, gereğinden fazla bulunursa; o bölgede oksijen, haddinden fazla bulunur. Bu da, yine o bölgede oksijen fazlalığından dolayı hava kirliliğine yol açar.
• Su Buharı (H2O): Zararı yoktur. Hidrojen ve oksijen birleştiğinde bir kimyasal bağ meydana gelir ve su buharı bu şekilde oluşur. Zararsız olduklarından, pek fazla tepkimeye girmeden, araçlardan direkt atmosfere salınırlar.

Katalitik Konvertörlerin İçinde Kaç Tür Katalit Görev Yapar?

2 farklı katalit türü, Katalitik konvertörler içinde çalışır: Bunlar Redüksiyon Kataliti ve Oksidasyon Kataliti’dir.

Ayrıca konvertörler içinde alüminyumoksit, platinyum ve rodyum gibi kimyasallar da bulunur. Bu kimyasalların görevi, gazlarda bulunan ve atmosfer için zehirli olan karbonmonoksit, hidrokarbon ve NOx’ler ile bir tepkimeye girmektir. Bu tepkimenin ardından, saydığımız zehirli gazlar, atmosfer için zararsız olan su buharına ve karbondioksite dönüştürülür.

• • Redüksiyon Kataliti: Amacı, NOx kimyasalının havaya salınmasını engellemektir. Platinyum ve rodyumdan faydalanır. NO ve NO2 molekülleri katalite girdikten sonra, bu nitrojenler katalit tarafından tutulurlar ve bu işlemin ardından Oksijen serbest kalır. Bu oksijen ise diğer bir nitrojen atomu ile birleşir ve sonuçta ortaya N2 çıkar.
  • Oksidasyon Kataliti: Katalitik konvertörde, redüksiyon katalitinin görevini tamamlamasından sonra sıra oksidasyon katalitine gelir. Görevi, araçlarda yanmamış halde bulunan karbonu ve karbonmonoksiti; platinyum ve alüminyumoksitler ile bir tepkimeye sokmak ve ardından bunları birleştirmektir. Bu şekilde, zararlı gazlar; zararsız hale ya da en az zararlı hale dönüştürülmüş olur. Ve ardından atmosfere salınır.