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Jun 13, 2023

Qu'est-ce qu'un pot catalytique ? PH explique

Un convertisseur catalytique est un dispositif de contrôle des émissions qui convertit chimiquement

Un convertisseur catalytique est un dispositif de contrôle des émissions qui convertit chimiquement les gaz d'échappement toxiques en émissions moins nocives. Les réactions qui se produisent dans un pot catalytique réduisent considérablement les polluants émis par un véhicule ; cela permet de minimiser les problèmes de qualité de l'air, en particulier dans les zones urbaines congestionnées, ainsi que les problèmes environnementaux et sanitaires associés.

Comment fonctionnent les pots catalytiques ? Un convertisseur catalytique, qui est monté dans le système d'échappement d'une voiture afin que les gaz usés le traversent, est conçu pour lutter contre les émissions nocives du moteur. À l'intérieur du convertisseur se trouvent des éléments catalyseurs qui réagissent avec les sous-produits des gaz d'échappement, afin de réduire les polluants émis. Les convertisseurs catalytiques modernes sont principalement conçus pour lutter contre les émissions nocives de monoxyde de carbone, d'hydrocarbures et d'oxydes d'azote.

Au cœur de chaque convertisseur se trouve une structure en nid d'abeille, souvent formée de céramique ou de feuilles d'acier ; le noyau en céramique est le plus courant dans les convertisseurs catalytiques modernes et est souvent appelé « monolithe ». Dans ce monolithe en céramique se trouvent des milliers de minuscules passages, qui augmentent la surface disponible pour que les réactions nécessaires aient lieu.

Lors de la production, un « washcoat » est appliqué sur ce noyau. Le washcoat donne aux surfaces planes du noyau une finition rugueuse, augmentant à nouveau la surface disponible, et contient également les catalyseurs eux-mêmes. Des métaux nobles tels que le platine sont utilisés comme éléments catalyseurs, car ils ne se corrodent pas et peuvent facilement résister aux conditions à l'intérieur du convertisseur. D'autres métaux qui peuvent être utilisés comprennent le rhodium et le palladium, dont chacun réagit avec les gaz d'échappement de différentes manières pour réduire les émissions toxiques.

Ces éléments catalyseurs sont alors chauffés par les gaz d'échappement et réagissent avec les gaz qui les traversent. Deux processus clés, appelés oxydation et réduction, se déroulent alors dans le convertisseur. Au cours de l'oxydation, de l'oxygène est ajouté aux goûts du monoxyde de carbone - le transformant en dioxyde de carbone. La réduction, en revanche, élimine l'oxygène de l'oxyde d'azote. Le sous-produit de ce processus est l'azote et l'oxygène.

Types courants de convertisseur catalytique Convertisseur bidirectionnel : souvent trouvé dans les applications à essence plus anciennes, mais également couramment utilisé dans les moteurs diesel. Ceux-ci convertissent le monoxyde de carbone en dioxyde de carbone et oxydent les hydrocarbures non brûlés en dioxyde de carbone et en eau.

Convertisseur à trois voies : Ces convertisseurs plus avancés sont couramment utilisés dans les voitures à moteur à essence. Ils étendent les capacités du convertisseur bidirectionnel en réduisant davantage les oxydes d'azote en azote et en oxygène.

Catalyseur d'oxydation diesel : Ces convertisseurs utilisent l'oxygène dans les gaz d'échappement pour oxyder le monoxyde de carbone en dioxyde de carbone. Ils convertissent également les hydrocarbures non brûlés en eau et en plus de dioxyde de carbone. Avantageusement, les catalyseurs d'oxydation diesel réduisent également les odeurs et les émissions de suie des moteurs diesel.

Réduction catalytique sélective : Dans cette configuration, un fluide - tel que l'urée - est injecté dans le catalyseur. Cela provoque une réaction qui convertit les oxydes d'azote en azote et en eau, réduisant considérablement les émissions d'oxyde d'azote.

Une brève histoire des convertisseurs catalytiques automobiles Le concept d'un convertisseur catalytique pour les applications automobiles a été proposé pour la première fois par le chimiste français Michel Frenkel en 1909. Le but de son système, qui est décrit comme utilisant du nickel, du cuivre ou du platine, était de "désodoriser les gaz d'échappement des moteurs automobiles". En raison du faible nombre de voitures en circulation et du coût de l'appareil à l'époque, il n'allait apparemment pas plus loin - mais le développement des convertisseurs catalytiques s'est poursuivi au cours des décennies suivantes.

C'est l'ingénieur français Eugène Houdry qui a conçu et breveté ce que nous considérerions comme le convertisseur catalytique moderne en 1952. Il était basé en Amérique à l'époque et, à la fin des années 1940, le nombre de véhicules sur la route avait considérablement augmenté. Cela a conduit à la pollution devenant un problème sérieux dans les zones urbaines.

En 1965, la National Emissions Standards Act avait été introduite, qui établissait une série d'objectifs de réduction d'émissions lourds pour 1968 et sur les véhicules. Les convertisseurs catalytiques pourraient aider, mais l'essence au plomb qui était utilisée à l'époque empoisonnerait le convertisseur, le rendant inutile. Alors que les réglementations continuaient de se resserrer avec l'introduction de la US Clean Air Act en 1970 et que le smog s'aggravait, le besoin de convertisseurs catalytiques augmenta. Le gouvernement est alors intervenu et a lancé un large déploiement de stations-service sans plomb, afin de soutenir les voitures équipées de convertisseurs catalytiques.

Un développement approfondi a été réalisé par plusieurs sociétés, dont General Motors et Engelhard, et les convertisseurs catalytiques ont commencé à être adoptés au milieu des années 1970. D'autres pays ont rapidement emboîté le pas et, aujourd'hui, les convertisseurs catalytiques sont un élément clé du système de contrôle des émissions de toute voiture.

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