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Jun 13, 2023

Cos'è un convertitore catalitico? PH spiega

A catalytic converter is an emissions control device that chemically converts

Un convertitore catalitico è un dispositivo di controllo delle emissioni che converte chimicamente i gas di scarico tossici in emissioni meno nocive. Le reazioni che avvengono in un convertitore catalitico riducono significativamente le sostanze inquinanti emesse da un veicolo; ciò aiuta a ridurre al minimo i problemi di qualità dell’aria, in particolare nelle aree urbane congestionate, nonché i problemi ambientali e sanitari associati.

Come funzionano i convertitori catalitici? Un convertitore catalitico, installato nel sistema di scarico di un'auto in modo che i gas esausti lo attraversino, è progettato per contrastare le emissioni dannose del motore. All'interno del convertitore sono presenti elementi catalizzatori che reagiscono con i sottoprodotti presenti nei gas di scarico, al fine di ridurre le sostanze inquinanti emesse. I moderni convertitori catalitici sono progettati principalmente per contrastare le emissioni dannose di monossido di carbonio, idrocarburi e ossido di azoto.

Il cuore di ogni convertitore è una struttura a nido d'ape, spesso formata da ceramica o lamine di acciaio; il nucleo ceramico è più comune nei moderni convertitori catalitici ed è spesso chiamato "monolite". All'interno di questo monolite ceramico ci sono migliaia di minuscoli passaggi, che aumentano la superficie disponibile affinché avvengano le reazioni necessarie.

Durante la produzione, a questo nucleo viene applicato un "washcoat". Il washcoat conferisce alle superfici piane del nucleo una finitura ruvida, aumentando ancora una volta la superficie disponibile, e contiene anche i catalizzatori stessi. Come elementi catalizzanti vengono utilizzati metalli nobili come il platino, poiché non si corrodono e possono resistere facilmente alle condizioni all'interno del convertitore. Altri metalli che possono essere utilizzati includono rodio e palladio, ciascuno dei quali reagisce con i gas di scarico in modi diversi per ridurre le emissioni tossiche.

Questi elementi catalizzatori vengono quindi riscaldati dai gas di scarico e reagiscono con i gas che li attraversano. All'interno del convertitore hanno luogo due processi chiave, chiamati ossidazione e riduzione. Durante l'ossidazione, l'ossigeno viene aggiunto al monossido di carbonio, trasformandolo in anidride carbonica. La riduzione, d'altra parte, rimuove l'ossigeno dall'ossido di azoto. Il sottoprodotto di questo processo è azoto e ossigeno.

Tipi comuni di convertitore catalitico Convertitore a due vie: spesso presente nelle vecchie applicazioni a benzina ma comunemente utilizzato anche nei motori diesel. Questi convertono il monossido di carbonio in anidride carbonica e ossidano gli idrocarburi incombusti in anidride carbonica e acqua.

Convertitore a tre vie: questi convertitori più avanzati sono comunemente utilizzati nelle auto con motore a benzina. Espandono le capacità del convertitore a due vie riducendo ulteriormente gli ossidi di azoto in azoto e ossigeno.

Catalizzatore di ossidazione diesel: questi convertitori utilizzano l'ossigeno nel gas di scarico per ossidare il monossido di carbonio in anidride carbonica. Convertono anche gli idrocarburi incombusti in acqua e più anidride carbonica. Vantaggiosamente, i catalizzatori di ossidazione diesel riducono anche l'odore e le emissioni di fuliggine dei motori diesel.

Riduzione catalitica selettiva: in questa configurazione, un fluido, come l'urea, viene iniettato nel catalizzatore. Ciò provoca una reazione che converte gli ossidi di azoto in azoto e acqua, riducendo notevolmente le emissioni di ossidi di azoto.

Una breve storia dei convertitori catalitici automobilistici Il concetto di convertitore catalitico per applicazioni automobilistiche fu proposto per la prima volta dal chimico francese Michel Frenkel nel 1909. Lo scopo del suo sistema, che viene descritto come contenente nichel, rame o platino, era quello di "deodorare i gas di scarico dei motori di automobili". A causa del basso numero di automobili in circolazione e del costo del dispositivo all'epoca, apparentemente non andò oltre, ma lo sviluppo dei convertitori catalitici continuò nei decenni successivi.

Fu l'ingegnere francese Eugene Houdry a progettare e brevettare quello che noi considereremmo il moderno convertitore catalitico nel 1952. All'epoca viveva in America e, alla fine degli anni Quaranta, il numero di veicoli sulle strade era aumentato notevolmente. Ciò ha portato l’inquinamento a diventare un problema serio nelle aree urbane.