परिचय

प्रदूषकों का वायु गुणवत्ता पर्यावरण और मानव स्वास्थ्य पर अवांछनीय प्रभाव पड़ता है जो प्रदूषक उत्सर्जन के कड़े मानदंडों में सुझाव देता है। विभिन्न तकनीकों की संख्या जैसे इंजन डिजाइन में उन्नयन ईंधन वैकल्पिक ईंधन का पूर्व-उपचार उपयोग ईंधन स्वाद निकास उपचार या दहन प्रक्रिया की बेहतर ट्यूनिंग आदि। वे इंजन के उत्सर्जन स्तर को कम करने के लिए दर्द ले रहे हैं। ऑटोमोबाइल निकास उत्सर्जन नियंत्रण के लिए उपलब्ध कई तकनीकों में से एक उत्प्रेरक पेट्रोल चालित वाहनों से एचसी, सीओ और एनओएक्स उत्सर्जन को नियंत्रित करने के लिए कनवर्टर सबसे अच्छा विकल्प पाया जाता है, जबकि डीजल पार्टिकुलेट फिल्टर और डीजल ऑक्सीकरण उत्प्रेरक या ऑक्सीकरण उत्प्रेरक कनवर्टर अब तक डीजल से चलने वाले कणों के उत्सर्जन को नियंत्रित करने का सबसे संभावित विकल्प रहा है। वाहन। एक उत्प्रेरक कनवर्टर टेलपाइप के अंदर रखा जाता है जिसके माध्यम से एचसी, सीओ, एनओएक्स युक्त घातक निकास गैसें उत्सर्जित होती हैं। उत्प्रेरक कनवर्टर का कार्य इन गैसों को CO2, H2O, N2 और O2 में परिवर्तित करना है और वर्तमान में यह सड़कों पर चलने वाले सभी ऑटोमोबाइल के लिए आवश्यक है।

उत्प्रेरक कनवर्टर की सीमा

1000 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान के साथ निकास धारा में अनुभव की गई गंभीर स्थितियों में उत्प्रेरक में धातु को सिंटरिंग द्वारा निष्क्रिय कर दिया जाता है, जिससे सतह क्षेत्र में कमी आती है और इसलिए उत्प्रेरक गतिविधि होती है। विधायी उत्सर्जन नियंत्रण लक्ष्यों को पूरा करने का पारंपरिक साधन केवल ऑटो उत्प्रेरक में पीजीएम की मात्रा में वृद्धि करना है। 80,000 किमी के विशिष्ट वाहन जीवनकाल में उत्प्रेरक के प्रदर्शन की गारंटी की आवश्यकता का अर्थ यह भी है कि अतिरिक्त धातु को जोड़ा जाना चाहिए क्योंकि उत्प्रेरक का प्रदर्शन समय के साथ बंद हो जाता है। इसके अलावा बढ़ते पीजीएम अनुरोध और लागत कम धातु लोडिंग और उच्च गतिविधि प्राप्त करने के लिए प्रेरित हैं।

पीजीएम के यौगिकों को आमतौर पर अत्यधिक विषैला माना जाता है जबकि पीडी और आरएच प्रकृति में कार्सिनोजेनिक होते हैं। इस तथ्य के कारण कि पीजीएम एक ऑटोमोटिव उत्प्रेरक के स्क्रैप के कारण बनाए जाते हैं, कोट धो लें। यही कारण है कि सड़क यातायात धात्विक और जैविक प्रदूषक उत्सर्जन के लिए जिम्मेदार है जो पर्यावरण को दूषित करता है।

उत्प्रेरक कनवर्टर में प्रतिक्रिया

2CO + O2 = 2CO2                                                          
ऑक्सीकरण HC + O2 = CO2 + H2O                                 
तीन तरह से घटाना 2CO + 2NO = 2CO2 +N2               
HC + NO = CO2 + H2O + N2+2H2                               
2NO = 2H2O + N2
जल गैस शिफ्ट CO + H2O = CO2 + H2                           
HC + H2O = CO2 + H2                       

उत्प्रेरक कनवर्टर हटाना

कुछ शुरुआती कनवर्टर डिजाइनों ने निकास के प्रवाह पर काफी हद तक प्रतिबंध लगा दिया जिससे वाहन के प्रदर्शन की गतिशीलता और ईंधन की बचत पर नकारात्मक प्रभाव पड़ा क्योंकि उनका उपयोग कार्बोरेटर के साथ किया गया था जो सटीक ईंधन वायु मिश्रण नियंत्रण में असमर्थ थे और वे ज़्यादा गरम कर सकते थे और आग लगा सकते थे। कार के नीचे ज्वलनशील पदार्थ। आधुनिक कैटेलिटिक कन्वर्टर को नई स्थिति में हटाने से बिना रिट्यूनिंग के वाहन के प्रदर्शन में थोड़ी वृद्धि होगी लेकिन उन्हें हटाना या गट करना जारी है।

एग्जॉस्ट सेक्शन जहां कन्वर्टर को सीधे पाइप के वेल्डेड-इन सेक्शन से बदला जा सकता है या ऑफ-रोड उपयोग के लिए कानूनी टेस्ट पाइप के फ्लैंग्ड सेक्शन से बदला जा सकता है, जिसे कानूनी रूप से उसी तरह से फिट किए गए कन्वर्टर- चोक्ड सेक्शन से बदला जा सकता है। -रोड उपयोग या उत्सर्जन परीक्षण। अमेरिका सहित कई अन्य न्यायालयों में, उत्प्रेरक कनवर्टर को काम करने के बिना तत्काल प्रतिस्थापन वाहनों के अलावा किसी भी कारण से उत्प्रेरक कनवर्टर को हटाना या अक्षम करना अवैध है, आमतौर पर निरीक्षण में विफल होने पर उत्सर्जन विफल हो जाता है।

आफ्टरमार्केट उन्नत इंजन वाले वाहनों या उन मालिकों के लिए उच्च-प्रवाह कन्वर्टर्स की आपूर्ति करता है जो स्टॉक से अधिक क्षमता वाले निकास प्रणाली को पसंद करते हैं। उत्प्रेरक कन्वर्टर्स हानिकारक उत्सर्जन को कम करने में विश्वसनीय और प्रभावी साबित हुए हैं। हालांकि उनके उपयोग में कुछ प्रतिकूल पर्यावरणीय प्रभाव हो सकते हैं।

उत्प्रेरक अनुप्रयोग

1.दो-तरफा कनवर्टर

हाइड्रोकार्बन और कार्बन मोनोऑक्साइड उत्सर्जन को कम करने के लिए डीजल इंजनों पर टू-वे कैटेलिटिक कन्वर्टर का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है और इनका उपयोग 1981 के माध्यम से यूएसए बाजार ऑटोमोबाइल में स्पार्क इग्निशन गैसोलीन इंजन पर भी किया जाता था, जब दो-तरफा कनवर्टर NOx को नियंत्रित करने में असमर्थता का नेतृत्व करता था। थ्री-वे कन्वर्टर्स द्वारा इसके अधिक्रमण के लिए। एक दो-तरफा उत्प्रेरक कनवर्टर में एक साथ दो कार्य होते हैं।

• कार्बन मोनोऑक्साइड का कार्बन डाइऑक्साइड में ऑक्सीकरण:
2CO + O2 → 2CO2
• बिना जले और आंशिक रूप से जले हुए हाइड्रोकार्बन का कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में ऑक्सीकरण:
CxH2x+2 + 3x+1/2 O2 → xCO2 + x+1 H2O एक दहन प्रतिक्रिया

2.थ्री-वे कन्वर्टर

1981 के बाद से उत्तरी अमेरिका में वाहन उत्सर्जन नियंत्रण प्रणाली में तीन-तरफा उत्प्रेरक कन्वर्टर्स का उपयोग किया गया है और कई अन्य देशों में सड़क पर जाने वाले वाहनों का उपयोग किया गया है। एक तीन-तरफा उत्प्रेरक कनवर्टर में एक साथ तीन कार्य होते हैं।

• कार्बन मोनोऑक्साइड का कार्बन डाइऑक्साइड में ऑक्सीकरण:
2CO + O2 → 2CO2
• जले हुए हाइड्रोकार्बन (एचसी) का कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में ऑक्सीकरण:
CxH2x+2 + 3x+1/2 O2 → xCO2 + x+1 H2O
• नाइट्रोजन ऑक्साइड का नाइट्रोजन और ऑक्सीजन में अपचयन:
2NOx → xO2 + N2

डीजल ऑक्सीकरण उत्प्रेरक (डीओसी)

संपीड़न-इग्निशन डीजल इंजन के लिए आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला उत्प्रेरक कनवर्टर डीजल ऑक्सीकरण उत्प्रेरक (डीओसी) है। अधिकांश अनुप्रयोगों में एक डीजल ऑक्सीकरण उत्प्रेरक में स्टेनलेस स्टील के कनस्तर होते हैं जिसमें एक छत्ते की संरचना होती है जिसे सब्सट्रेट या उत्प्रेरक समर्थन कहा जाता है। आंतरिक सतह क्षेत्र की बड़ी मात्रा में कोई गतिमान भाग नहीं हैं। आंतरिक सतहों को ऑक्सीकरण उत्प्रेरक सामग्री के रूप में प्लैटिनम या पैलेडियम जैसी कीमती धातुओं के साथ लेपित किया जाता है। इसे ऑक्सीकरण उत्प्रेरक कहा जाता है क्योंकि यह उपकरण निकास गैस प्रदूषकों को रासायनिक ऑक्सीकरण के माध्यम से हानिरहित गैसों में परिवर्तित करता है।

डीजल इंजन के निकास के मामले में उत्प्रेरक सीओ, एचसी और कार्बन कणों पर तरल हाइड्रोकार्बन का ऑक्सीकरण करता है। मोबाइल स्रोत उत्सर्जन नियंत्रण के क्षेत्र में इंजन निकास में कार्बन कणों पर सोखने वाले तरल हाइड्रोकार्बन को घुलनशील कार्बनिक अंश (SOF) के रूप में संदर्भित किया जाता है, जो निकास में कण पदार्थ का घुलनशील हिस्सा होता है। डीजल ऑक्सीकरण उत्प्रेरक डीजल पार्टिकुलेट मैटर के घुलनशील कार्बनिक अंश को कार्बन डाइऑक्साइड में परिवर्तित करने में कुशल होते हैं और पानी आमतौर पर घुलनशील कार्बनिक अंश (SOF) घटक को जलाने से सभी कणों की कमी पर 25% से 40% तक हो सकता है। कणिका तत्व।

उत्प्रेरक कन्वर्टर्स कैसे काम करते हैं

संयुक्त राज्य अमेरिका में सड़क पर लाखों कारें हैं और हर एक संभावित रूप से वायु प्रदूषण का स्रोत है। विशेष रूप से बड़े शहरों में प्रदूषण की मात्रा जो सभी कारें एक साथ उत्पन्न करती हैं, बड़ी समस्याएं पैदा कर सकती हैं। उन समस्याओं को हल करने के लिए शहरों के राज्य और संघीय सरकार स्वच्छ-वायु कानून बनाते हैं और कई कानून बनाए गए हैं जो प्रदूषण की मात्रा को प्रतिबंधित करते हैं जो कारों का उत्पादन हो सकता है। इन कानूनों को बनाए रखने के लिए वाहन निर्माताओं ने कार इंजन और ईंधन प्रणालियों में कई सुधार किए हैं।

उत्सर्जन को और कम करने में मदद करने के लिए उन्होंने उत्प्रेरक कनवर्टर नामक एक दिलचस्प उपकरण विकसित किया है जो कार से निकलने से पहले निकास का इलाज करता है और बहुत सारे प्रदूषण को दूर करता है। इस लेख में आप जानेंगे कि एक इंजन द्वारा कौन से प्रदूषक उत्पन्न होते हैं और एक उत्प्रेरक कनवर्टर प्रत्येक प्रदूषक से क्यों और कैसे निपटता है। उत्प्रेरक कन्वर्टर्स आश्चर्यजनक रूप से सरल उपकरण हैं इसलिए यह देखना अविश्वसनीय है कि उनका कितना बड़ा प्रभाव है।

थ्री-वे कैटेलिटिक कन्वर्टर्स के कार्य सिद्धांत

आंतरिक दहन इंजन निकास प्रणाली के माध्यम से खर्च की गई गैसों को बाहर निकालने के लिए निकास स्ट्रोक का उपयोग करते हैं, जहां हानिकारक उत्सर्जन को मफलर-प्रकार के दिखने वाले उपकरण के माध्यम से पारित किया जाता है जो उत्प्रेरक कनवर्टर है। खर्च किए गए गैसों के घटकों में बिना जले हाइड्रोकार्बन, NO, और CO शामिल होते हैं। जैसा कि ऊपर बताया गया है, उत्प्रेरक कनवर्टर का मुख्य उद्देश्य उत्प्रेरक नियंत्रित रासायनिक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से मूल हानिकारक उत्सर्जन को सबसे स्वीकार्य स्तर तक कम करना है। इसलिए हवा में गैस को बाहर निकालने से पहले इंजन के डिजाइन पर सबसे अधिक ध्यान देने की जरूरत है।

1.बिना जले हाइड्रोकार्बन के ऑक्सीकरण, जहां निकास गैस में ऑक्सीजन गैस मौजूद होती है, इसके बंधन टूट जाते हैं और ऑक्सीजन परमाणु बिना जले हाइड्रोकार्बन के साथ प्रतिक्रिया करके CO2 और जल वाष्प को अंतिम उत्पादों के रूप में बनाता है। एक उदाहरण बेंजीन समीकरण 1 का ऑक्सीकरण होगा:
2C6 H6(g) + 15O2(g) → 12CO2(g) + 2H2O(l)

2.बिना जले हाइड्रोकार्बन के ऑक्सीकरण, जहां निकास गैस में ऑक्सीजन गैस मौजूद होती है, इसके बंधन टूट जाते हैं और ऑक्सीजन परमाणु बिना जले हाइड्रोकार्बन के साथ प्रतिक्रिया करके CO2 और जल वाष्प को अंतिम उत्पादों के रूप में बनाता है। एक उदाहरण बेंजीन समीकरण 1 का ऑक्सीकरण होगा:
2C6 H6(g) + 15O2(g) → 12CO2(g) + 2H2O(l)

3.स्थिर नाइट्रोजन और ऑक्सीजन गैस समीकरण 3 देने के लिए N2O की कमी। चूंकि यह एक कमी प्रतिक्रिया है, इसके बजाय रोडियम का उपयोग किया जाता है। चूंकि यह एक दुर्लभ प्रकार की महान धातु है, रोडियम आमतौर पर प्लैटिनम या पैलेडियम के साथ मिश्रित होता है।
2एनओएक्स (जी) → एक्सओ 2 (जी)

कैसे उत्प्रेरक कन्वर्टर्स प्रदूषण को कम करते हैं

अधिकांश आधुनिक कारें थ्री-वे कैटेलिटिक कन्वर्टर्स से लैस हैं। थ्री-वे तीन विनियमित उत्सर्जन को संदर्भित करता है जो कार्बन मोनोऑक्साइड VOCs और NOx अणुओं को कम करने में मदद करता है। कनवर्टर दो अलग-अलग प्रकार के उत्प्रेरक, एक कमी उत्प्रेरक और ऑक्सीकरण उत्प्रेरक का उपयोग करता है। दोनों प्रकारों में धातु उत्प्रेरक के साथ लेपित सिरेमिक संरचना होती है जो आमतौर पर प्लैटिनम रोडियम और या पैलेडियम होती है। विचार ऐसी संरचना का निर्माण करना है जो उत्प्रेरक के अधिकतम सतह क्षेत्र को निकास धारा में उजागर करता है जबकि आवश्यक उत्प्रेरक की मात्रा को कम करने के लिए वे बहुत महंगे हैं।

1.कमी उत्प्रेरक

न्यूनीकरण उत्प्रेरक उत्प्रेरक परिवर्तक का पहला चरण है। यह NOx उत्सर्जन को कम करने में मदद करने के लिए प्लैटिनम और रोडियम का उपयोग करता है। जब कोई NO या NO2 अणु उत्प्रेरक के संपर्क में आता है, तो उत्प्रेरक नाइट्रोजन परमाणु को अणु से बाहर निकाल देता है और ऑक्सीजन को O2 के रूप में मुक्त कर देता है। नाइट्रोजन परमाणु अन्य नाइट्रोजन परमाणुओं के साथ बंध जाते हैं जो N2 बनाने वाले उत्प्रेरक से भी चिपके रहते हैं। उदाहरण के लिए:
2NO N2 + O2

2.ऑक्सीकरण उत्प्रेरक

ऑक्सीकरण उत्प्रेरक उत्प्रेरक कनवर्टर का दूसरा चरण है। यह बिना जले हाइड्रोकार्बन और कार्बन मोनोऑक्साइड को प्लैटिनम और पैलेडियम उत्प्रेरक के ऊपर ऑक्सीकरण करके कम करता है। यह उत्प्रेरक निकास गैस में शेष ऑक्सीजन के साथ सीओ और हाइड्रोकार्बन की प्रतिक्रिया में सहायता करता है। उदाहरण के लिए:
2CO + O2 2CO2

3.नियंत्रण प्रणाली

तीसरा चरण एक नियंत्रण प्रणाली है जो निकास धारा की निगरानी करती है और इसका उपयोग ईंधन इंजेक्शन प्रणाली को नियंत्रित करने के लिए सूचना है। वहाँ है और ऑक्सीजन सेंसर उत्प्रेरक कनवर्टर के ऊपर की ओर घुड़सवार है जिसका अर्थ है कि यह कनवर्टर की तुलना में इंजन के करीब है। यह सेंसर इंजन कंप्यूटर को बताता है कि एग्जॉस्ट में कितनी ऑक्सीजन है। इंजन कंप्यूटर हवा से ईंधन के अनुपात को समायोजित करके निकास में ऑक्सीजन की मात्रा को बढ़ा या घटा सकता है। यह नियंत्रण योजना इंजन कंप्यूटर को यह सुनिश्चित करने की अनुमति देती है कि इंजन स्टोइकोमेट्रिक बिंदु के करीब चल रहा है और यह भी सुनिश्चित करता है कि ऑक्सीकरण उत्प्रेरक को बिना जले हाइड्रोकार्बन और सीओ को जलाने की अनुमति देने के लिए निकास में पर्याप्त ऑक्सीजन है।

4.प्रदूषण कम करने के अन्य तरीके

उत्प्रेरक कनवर्टर प्रदूषण को कम करने में बहुत अच्छा काम करता है लेकिन इसे अभी भी काफी हद तक सुधार किया जा सकता है। इसकी सबसे बड़ी कमियों में से एक यह है कि यह काफी उच्च तापमान पर ही काम करता है। जब आप अपनी कार को ठंडा करते हैं तो उत्प्रेरक कनवर्टर आपके निकास में प्रदूषण को कम करने के लिए लगभग कुछ भी नहीं करता है। समस्या का एक सरल समाधान है उत्प्रेरक कनवर्टर को इंजन के करीब ले जाना। इसका मतलब यह है कि गर्म निकास गैसें कनवर्टर तक पहुंचती हैं और यह तेजी से गर्म होती है लेकिन यह अत्यधिक उच्च तापमान को उजागर करके कनवर्टर के जीवन को भी कम कर सकती है। अधिकांश कार निर्माता तापमान को उस स्तर तक नीचे रखने के लिए इंजन से काफी दूर आगे की यात्री सीट के नीचे कनवर्टर की स्थिति बनाते हैं जो इसे नुकसान नहीं पहुंचाएगा।

निष्कर्ष

उत्प्रेरक कन्वर्टर्स पर लगभग सभी मौजूदा जांच के साथ एक दिन की भविष्यवाणी करना संभव है जहां ऑटोमोबाइल अब पर्यावरण को प्रदूषित और नुकसान पहुंचाने के लिए पहचाने नहीं जाते हैं। आज के ऑटोमोबाइल उत्सर्जन मानकों को पूरा कर रहे हैं, जिन्हें 1960 के दशक में बेचे गए ऑटोमोबाइल के अनर्गल स्तरों की तुलना में CO, अनबर्न्ड हाइड्रोकार्बन और NOx के लिए 99 प्रतिशत तक कम करने की आवश्यकता है।

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