آلاینده‌های خروجی از اگزوز خودروها و اثرات آنها

بنزین، سوخت مایعی تشکیل شده از کربن و هیدروژن است. این مایع از زنجیره کربن‌هایی ساخته شده که ابعاد آنها از C۷H۱۶ تا C۱۱H۲۴ متغیر است.
اگر بنزین همانند بخار با شعله‌ای داغ و مقدار …

بنزین، سوخت مایعی تشکیل شده از کربن و هیدروژن است. این مایع از زنجیره کربن‌هایی ساخته شده که ابعاد آنها از C۷H۱۶ تا C۱۱H۲۴ متغیر است.

اگر بنزین همانند بخار با شعله‌ای داغ و مقدار زیادی اکسیرژن سوزانده شود، محصولات حاصل از احتراق دی‌اکسید کربن تقریباً خالص و آب خواهد بود. این کار مانند روشی است که برای سوزاندن گاز طبیعی، LPG و نفت سفید در فضای سرپوشیده (در زمستان) مورد استفاده قرار می‌گیرد.

دود خروجی از اگزوز خودروها دارای مقدار زیادی دی‌اکسید کربن، آب و چندین آلاینده مختلف است. مهم‌ترین آلاینده‌های خروجی از اگزوز عبارتند از:

منواکسید کربن یا CO

اکسید نیتروژن یا NOx

هیدروکربن‌های نسوخته یا HC

منواکسید کربن به دلیل احتراق ناقص در مورد موتور تولید می‌شود. در احتراق ناقص، اکسیژن کافی برای واکنش با تمام کربن موجود در سوخت، در دسترس نیست. لذا منجر به تولید منواکسید‌کربن می‌شود که گازی بی‌رنگ، بی‌بو و سمی است.

اکسید نیتروژن، به دلیل فشار و دمای زیاد در درون سیلندر شکل می‌گیرد. در این حالت، نیتروژن و اکسیژن موجود در هوا با هم واکنش نشان داده و اکسید نیتروژن تولید می‌شود. به علت کم بودن زمان طی کورس احتراق، تمام هیدروکربن‌های موجود در سوخت نمی‌توانند در واکنش شیمیایی احتراق شرکت کنند، در نتیجه بخشی از سوخت به صورت خام و نسوخته، از سیلندر خارج شده و به تولید هیدروکربن‌های نسوخته می‌انجامد.

در فرایند احتراق، به دلیل وجود برخی ناخالصی‌ها مانند گوگرد در سوخت، آلاینده اکسید گوگرد تشکیل می‌شود که بر اثر ترکیب با بخار آب حاصل از احتراق، به اسید سولفوریک تبدیل شده و منجر به ایجاد خوردگی و تخریب اجزای داخلی موتور می‌شود.

از چندین سال قبل، برای کاهش و از بین بردن آلاینده‌های خروجی از موتور خودروها، ایده استفاده از کاتالیست کانورتر شکل گرفت که از طریق ایجاد واکنش بین این آلاینده‌ها با اکسیژن فراوان در کاتالیست پلاتینی صورت می‌گیرد. البته کاتالیست کانورترها فاقد توانایی تصفیه کامل آلاینده‌ها بوده و در هر حالت مقداری از آلاینده‌ها وارد فضای آزاد می‌شوند. کاتالیست کانورترها یا مبدل‌های کاتالیستی، از نظر کاربرد به دو گونه‌اند:

مبدل‌های کاتالیستی دو راهه

مبدل‌های دو بستره یا دو راهه، به آن دسته از مبدل‌های کاتالیستی گفته می‌شود که در آنها، فقط عمل اکسیداسیون انجام پذیرفته و از آلاینده‌های سه‌گانه CO ،HC و NOx فقط قادر به اکسیداسیون CO و HC هستند و در آنها تبدیل NOx صورت نمی‌پذیرد. این نوع مبدل‌ها اصطلاحاً به مبدل‌های اکسیداسیونی نیز معروفند.

مبدل‌های کاتالیستی سه راهه

به علت مشکلات موجود در مبدل‌های دوراهه، مبدل‌های سه‌راهه توسعه‌یافته و امروزه در اکثر خودروها از آنها به منظور کاهش آلودگی ناشی از دود خروجی از اگزوز، استفاده می‌شود. اصطلاح مبدل‌های سه‌راهه به این منظور به کار می‌رود که این مبدل‌ها به طور همزمان قادر به انجام اکسیداسیون HC و CO و احیای NOx هستند.

ناگفته نماند که برای کاهش تولید آلاینده NOx در موتور، از روشی به نام EGR نیز استفاده می‌شود. در این روش، بخشی از گازهای خروجی از موتور مجدداً به سیلندر باز گردانده شده و قسمتی از سیلندر به جای تنفس هوای تازه با دودهای خروجی، پر می‌شود. این عمل باعث کاهش دمای اتاق احتراق و کاهش تولید آلاینده NOx می‌شود. به طور متوسط ۷۱ درصد از آلاینده‌های هوا در شهرهای بزرگ صنعتی، ناشی از احتراق سوخت وسایل نقلیه موتوری است. از نقطه نظر علمی، وجود بیش از حد مجاز آلاینده‌ها در اتمسفر باعث تاثیر سوء در رفتارهای اجتماعی افراد جامعه، کاهش بازده نیروی کار فعال جامعه در کوتاه‌مدت، کاهش ضریب هوشی کودکان، به خطر افتادن سلامت و بهداشت جامعه و بروز عارضه‌هایی نظیر سردرد، ضعف، تهوع، عوارض عصبی و مرگ زودرس می‌شود.

این آلاینده‌ها باعث ایجاد باران‌های اسیدی، فرسایش و تخریب سریع نمای ساختمان‌ها و رنگ خودروها، فرسایش زودهنگام جاده‌ها و پل‌ها و نیز افزایش دمای کره زمین، آب شدن توده یخ‌های قطبی و افزایش آب اقیانوس‌ها و دریاها می‌شوند.

محمود شادگهراز

منبع

http://auto.howstuffworks.com/fuel-efficiency/fuel-consumption/question۴۰۷.htm