汽車廢氣淨化指的是將汽車廢氣中的有害成分轉化成無害的物質。汽車排出的廢氣含有碳氫化合物（HC）、一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）、硫氧化物、鉛化合物、苯並（a）芘等。對大氣造成污染的主要是一氧化碳、碳氫化合物和氮氧化物三種氣體。
基本介紹
- 中文名：汽車廢氣淨化
- 外文名：purification of automobile exhaust gas
主要內容,發展狀況,淨化方法,淨化關鍵,
主要內容
汽車廢氣淨化包括機內淨化和機外淨化兩個方面。
機內淨化主要是使排出的部分廢氣再次燃燒，以減少廢氣中的有害物質。
機外淨化主要是採用催化淨化法。
發展狀況
汽車廢氣淨化技術的研究開始於20世紀50年代。1943年9月美國洛杉磯發生光化學煙霧事件,使當地居民和動植物受到很大危害。1951年美國的A.J.哈根查明光化學煙霧是由於汽車廢氣發生光化學反應造成的，於是人們開始研究汽車廢氣催化淨化技術，創製了催化淨化器。
催化淨化器一般都安裝在汽車底盤上，與內燃機的排氣系統連結在一起。從內燃機排出的一氧化碳、碳氫化合物和氮氧化物等廢氣通過淨化器的催化劑床，便轉化為二氧化碳、氮和水。
淨化方法
淨化有多種方法：①催化氧化法(一段淨化法)，採用一段氧化型催化劑床，使廢氣中的一氧化碳和碳氫化合物完全氧化成二氧化碳和水。這種方法不能除去氮氧化物。②催化氧化-還原法（二段淨化法）,汽車廢氣通過第一段的還原型催化劑床，使氮氧化物還原成氮，然後通過第二段氧化型催化劑床，使一氧化碳和碳氫化合物氧化成二氧化碳和水。這種方法可除去汽車廢氣中的一氧化碳、氮氧化物、碳氫化合物。但是，氮氧化物經過第一段還原型催化劑床被還原成氨(NH3),進入第二段氧化型催化劑床,氨又有一部分被氧化成氮氧化物,這就降低了氮氧化物的淨化率。此外，由於增加了一段催化劑床，因而阻力增大，燃料消耗增加，加速效應降低。③三元催化淨化法，這種方法是採用對一氧化碳、碳氫化合物和氮氧化物都有催化作用的催化劑。當汽車、內燃機在空氣與燃料比（稱空燃比）嚴格調整到化學計量值14.7±0.1的條件下運轉時,這種方法具有較高的淨化效率（見圖,圖中虛線是由NOx轉化生成的NH3的百分率）。採用這種方法的淨化器需要附加一套精密的空燃比控制系統。
淨化關鍵
汽車廢氣淨化的關鍵是選擇一種性能優良的催化劑。汽車廢氣淨化使用的催化劑不同於化學工業生產使用的催化劑。汽車排出的廢氣濃度、流量和溫度，是隨著汽車的運轉狀態變化的，所以要求催化劑具備下列特性：低溫（200℃以下）活性好，高溫(800℃以上)熱穩定性好，耐中毒性好（汽油中含有可引起催化劑中毒的鉛、硫、磷、鋅等），使用壽命長和不造成二次污染等。常用的催化劑大致可分為三類：①貴金屬類，如鉑(Pt)、鈀(Pd)、銠(Rh)和釕(Ru)等。這類催化劑價格昂貴，資源稀少,耐鉛中毒性較差,但催化活性高，使用壽命長。②非貴金屬類，如銅(Cu)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、錳(Mn)、鈷(Co)、釩(V)、鐵(Fe)、鈦(Ti)、鋯（Zr）及稀土類和鹼土類金屬的氧化物。這類催化劑雖然資源豐富，價格低廉，但是高溫穩定性和耐中毒性差。③多元金屬類,如Cu-Ni（Monol合金）、Ni-Cr-Fe（Inconel合金）、Cu-Cr-Ni合金等。
由於汽車廢氣的複雜條件，任何單一組分的催化劑都難以完成催化淨化的作用，目前催化劑正向微量貴金屬的多組分的方向發展。另外，正在研製含有稀土元素的鈣鈦礦結構 ABO3型或類似尖晶石結構A2BO4型的新型催化劑。
催化劑的活性組分一般都塗在載體上。汽車廢氣淨化催化劑要求載體有下列性能：①具有較大的比表面積，一般應有50～350米2/克；②能耐高溫，在汽車廢氣溫度達800℃以上時不熔融;③有較高的機械強度和一定的導熱性等。
汽車安裝催化器後,加速時間會延後0.2～0.6秒;在高速全負荷行駛時，發動機的功率約降低10%左右；油耗約
增大 5～10%。在進一步研究催化淨化技術的同時，改進發動機的結構和改用無污染燃料等試驗也在進行。
