催化转化器净化汽车尾气

催化剂最常见的应用之一是在您的汽车中发现的催化转换器，以帮助减少污染。塔姆辛·贝尔在一次小型公路旅行中使用了她的手机去拜访庄信万丰的技术总监克里斯·摩根……

塔姆辛-你有没有想过从你的车里出来的东西?我们经常听说汽车污染对环境的恶劣影响，但是我们能做些什么来减少它吗?

我去了庄信万丰(Johnson Matthey)，一家生产催化转换器的公司。

克里斯-你好。我叫克里斯·摩根，我是庄信万丰的技术总监我们在庄信万丰开发催化转化器。

Tamsin -空气污染问题有多严重?

克里斯:特别是在空气中有高浓度颗粒物、煤烟和氮氧化物的城市，它们会导致呼吸系统疾病和哮喘患者的问题，所以我们努力清理这些排放物以改善人们的健康是很重要的。

塔姆辛-那么我们的车里都出了什么?

克里斯-你把燃料和空气的混合物注入发动机。而且燃烧时不会完全干净，所以你会从燃料中得到未燃烧的碳氢化合物，你会得到一氧化碳，在任何高温燃烧过程中，你都会形成氮氧化物以及汽油和柴油车辆产生的烟尘。催化转化器在将污染降低到较低水平和改善城市环境中每个人的健康方面很重要。

塔姆辛-你怎么能测试这些东西呢?

Chris:我们制造开发催化剂，把它们安装到车辆和引擎上，然后衡量它们的效率。

塔辛-我们能去看看这个吗?

克里斯-好的，我现在带你去实验室。

Tamsin - Johnson Matthey是开发化学技术使我们的空气更清洁的先驱，使用一种称为催化转换器的设备来转化我们汽车中的污染颗粒。但如果没有这些设备，我们的汽车会释放出什么呢?我去实验室查了一下。克里斯带我参观了庄信万丰技术中心的控制室。一间堆满分析机器的房间，俯瞰着测试实验室……

克里斯:是的，如果你从窗户往外看，我们看到一辆客车停在起伏的路上。所以在地面下面有一个巨大的金属滚轮，汽车就放在上面，当测试开始时，这些滚轮会转动，模拟汽车在路上行驶的情况。我们在车前面安装了一个大风扇在测试过程中帮助它保持凉爽，否则它会过热。然后在汽车的后部，我们收集所有的废气，把它送到我们后面的分析仪那里，我们可以测量正在产生的污染物的浓度。

塔姆辛-当测试开始时，一组数字涌上屏幕。

克里斯-我们正在测量引擎排出的气体，你可以看到不同的气体。我们正在测量碳氢化合物、一氧化碳、氮氧化物和相当高的含量。你可以看到从引擎里出来的是百万分之几千的碳氢化合物。

塔姆辛-从本质上讲，每时每一刻都有成千上万的污染分子从我们的车里出来，但是催化转换器能改变这一切吗?

克里斯-这个催化转化器是基于一个陶瓷蜂窝，它坐落在车辆的废气中，有成千上万的小通道穿过它。我们在庄信万丰所做的是在这些通道上涂上涂层，这有助于减少通过设备的污染物。

塔姆辛-你现在拿着一个催化转化器。这就像一个圆柱体，直径约15厘米长约20厘米。它看起来相当大。这是正常尺寸吗?

克里斯-对乘用车来说，是的。通常，催化剂的大小与发动机的排量有关。只要有可能，我们就尽可能让它靠近引擎，所以如果你看一下发动机舱，它们通常位于排气歧管的下游，从引擎出来。

塔姆辛-所以我们看这里的屏幕，我们可以看到很多可怕的东西出来没有催化转化器。但是当我们有了催化转化器会发生什么呢?

克里斯-是的。所以如果你看这两组数据，从发动机里出来的东西，我们得到了百万分之数百或千的这些污染物——碳氢化合物。然后我们在排气系统的末端，催化剂后面测量，然后这个数字降到了个位数。所以我们在催化剂上转化了很大比例的污染物。

塔姆辛-你没听错。催化转化器可以吸收一千多种对环境有害的分子，并将其减少到一两个。但如何?

Chris:在这个蜂窝中，我们涂上的涂层含有贵金属，通常是铂、钯和铑。它们在涂层内形成了数百万个小岛，当污染物落在这些贵金属上时，有助于它们与氧气反应，将它们转化为二氧化碳和水。

塔姆辛:你为什么要用这种蜂窝状的结构?

克里斯:因为你需要在气体和活性成分之间有最大的相互作用。所以有了成千上万的通道，并在这些通道上涂上涂层，气体到达催化剂活性部分和反应发生的距离就大大缩短了。如果你只在管道的外面涂上一层，很多气体就会从中间往下走，不会碰到催化剂。

塔姆辛-你怎么知道你是否需要更换催化转化器?

克里斯-希望你永远不需要换车。它们的设计是为了在飞行器的整个生命周期内持续使用。该法规规定，汽车至少要能行驶10年或16万公里。但所有现代汽车都有一个诊断系统，可以监测催化剂的工作情况，如果发现问题，仪表板上就会有一个警示灯，你需要去车库检查一下。

塔辛-接下来呢?我们可以改进什么?

Chris -目前正在发生的重大变化不仅仅是在实验室中按照规定的测试周期测试催化剂，而是要确保它们在现实世界中更广泛的条件下工作。所以我们现在不仅仅是在实验室里测试汽车上的催化剂，我们还把它们安装在汽车上，在汽车后面绑上一个便携式分析系统。我们在现实世界中开车，在冬天，在夏天，看到真实的交通状况，并确保催化剂在所有这些驾驶风格下都能正常工作。