Menu

Катализатор нейтралитический: Устройство автомобильного катализатора (каталитического нейтрализатора отработавших газов)

Содержание

Почему выходит из строя каталитический нейтрализатор — журнал За рулем

В системе выпуска всех современных автомобилей есть устройство для снижения токсичности отработавших газов — каталитический нейтрализатор. Рассмотрим его конструкцию и возможные неисправности.

Каталитические нейтрализаторы начали применять еще в прошлом веке для снижения токсичности отработавших газов автомобильного двигателя с искровым зажиганием.

Керамические соты каталитического нейтрализатора

Керамические соты каталитического нейтрализатора.

Керамические соты каталитического нейтрализатора.

Материалы по теме

Внутри нейтрализатора расположен пористый несущий материал — керамический блок с сотовой структурой. На поверхность керамического блока нанесен промежуточный слой активаторов, а поверх него — каталитически активный слой из благородных металлов (платины, палладия и родия). На каталитически активном слое происходят химические реакции, при которых ядовитые вещества отработавших газов: оксид углерода и оксиды азота — превращаются в диоксид углерода и элементарный азот, а углеводороды — в диоксид углерода и водяной пар. Степень очистки отработавших газов в исправном нейтрализаторе достигает 98%.

Каталитический нейтрализатор работает без расхода активного вещества. В современных автомобилях с нормами токсичности Евро-4 и Евро-5 каталитические нейтрализаторы располагают максимально близко к выпускным отверстиям и крепят шпильками или болтами через прокладку к головке блока цилиндров.

Каталитический нейтрализатор (катколлектор)

Каталитический нейтрализатор (катколлектор) плотно компонуется с силовым агрегатом Лады Гранты.

Каталитический нейтрализатор (катколлектор) плотно компонуется с силовым агрегатом Лады Гранты.

Столь тесное соседство массивного и горячего каталитического нейтрализатора с двигателем затрудняет компоновку моторного отсека и приводит к повышению температуры в подкапотном пространстве. Но зато прогрев активной зоны катколлектора после пуска двигателя происходит быстрее. Ведь только прогретый катализатор способен эффективно очищать отработавшие газы. Каталитические реакции эффективно идут только при температуре свыше 300 градусов Цельсия.

Каталитический нейтрализатор автомобиля Лада Приора

Каталитический нейтрализатор автомобиля Лада Приора.

Каталитический нейтрализатор автомобиля Лада Приора.

Для правильной работы системы перед каталитическим блоком и сразу за ним устанавливают кислородные датчики (лямбда-зонды). Стоящий до нейтрализатора датчик называют управляющим, а установленный после — диагностическим.

В мировой практике используется и другое расположение каталитического нейтрализатора. Такая схема с расположением бочонка каталитического нейтрализатора под днищем автомобиля появилась на заре применения этого способа снижения токсичности отработавших газов и до сих пор используется, например, на автомобилях фирмы Renault при нормах Евро-4 и даже Евро-5.

Каталитический нейтрализатор

Каталитический нейтрализатор под днищем кроссовера Renault Duster

Каталитический нейтрализатор под днищем кроссовера Renault Duster

Система выпуска отработавших газов Lada 4×4

Система выпуска отработавших газов Лады 4×4, каталитический нейтрализатор расположен вдалеке от двигателя.

Система выпуска отработавших газов Лады 4×4, каталитический нейтрализатор расположен вдалеке от двигателя.

Каталитический нейтрализатор считается надежным элементом конструкции современного автомобиля, и производители не предусматривают регламента по его замене. То есть, по их мнению, срок службы катколлектора или элемента под днищем автомобиля должен быть равен сроку службы всего автомобиля. Тем не менее практика показала, что каталитические нейтрализаторы далеко не всегда служат безупречно.

Что может случиться с нейтрализатором?

Первой неисправностью активного элемента катколлектора является его оплавление, проявляющееся в виде спекания сот и приводящее к затрудненному проходу отработавших газов. Обычно это происходит после того, как превышен порог температуры газов в 900 градусов.

Каталитический нейтрализатор

Оплавление керамического блока захватывает пока не всю площадь. Но процесс происходит лавинообразно. Часть сот забита, остальные перегреваются и оплавляются дальше.

Оплавление керамического блока захватывает пока не всю площадь. Но процесс происходит лавинообразно. Часть сот забита, остальные перегреваются и оплавляются дальше.

Второй возможный сценарий повреждения катколлектора — это разрушение керамики. Иными словами, она начинает крошиться.

Каталитический нейтрализатор

Выкрошился сравнительно небольшой участок. Вопрос только в том, куда попадут частицы керамики?

Выкрошился сравнительно небольшой участок. Вопрос только в том, куда попадут частицы керамики?

И третий — это просто забитый продуктами неполного сгорания топлива и масла нейтрализатор, не дающий двигателю «дышать».

Каталитический нейтрализатор

Отработавшие газы практически не имеют выхода.

Отработавшие газы практически не имеют выхода.

Ряд производителей используют вместо керамической основы металлическую пористую структуру. В народе такое решение считают более прочным.

Каталитический нейтрализатор

Практика показывает, что вероятность разрушения такого нейтрализатора существует.

Практика показывает, что вероятность разрушения такого нейтрализатора существует.

Материалы по теме

Оплавление (спекание) сот диагностируется по падению мощности двигателя — разгон со временем становится все хуже, вплоть до того, что двигатель перестает набирать обороты «до отсечки» даже без нагрузки. Максимальная скорость — все ниже, а пуск двигателя, как холодного, так и прогретого, затрудняется. В дальнейшем он вообще перестает пускаться. При такой неисправности загорается сигнализатор Check-Engine, и вообще не заметить его трудно.

Гораздо коварнее дефект, при котором частицы керамики начинают выкрашиваться с поверхности сот. Причиной разрушения керамики чаще всего является некачественное топливо, которое догорает на такте выпуска. Причем крошение начинается в самой горячей зоне, на кромках сот, расположенных ближе к двигателю.

При работе двигателя на разных режимах может происходить заброс части отработавших газов обратно в цилиндры двигателя. Керамическая пыль, являющаяся абразивом и попавшая с потоком газов в цилиндр, быстро выведет из строя поршневую группу и приведет к задирам на стенках цилиндров.

Впрочем, опасно это явление далеко не для всех двигателей. Мы даже не будем говорить про модели, у которых нейтрализатор вопреки общемировым тенденциям закреплен под днищем автомобиля, а потому вредоносным частицам пришлось бы преодолеть почти метр «против течения». Некоторые производители благодаря применению верных конструктивных решений избежали этих проблем или сумели вовремя их устранить.

Как дела с гарантией?

Материалы по теме

Характерен пример с мотором QR фирмы «Ниссан». Эти двигатели, например, устанавливались на X-Trail первого поколения (Т-30). При пробеге не более 40–60 тыс. км происходил именно тот процесс, о котором мы писали выше. Двигатели выходили из строя по увеличенному износу цилиндров из-за частиц разрушенного керамического блока. Но компания «Ниссан» заняла по данному вопросу правильную позицию. Заменяли по гарантии блок цилиндров с поршневой и коленвалом (шорт-блок) и, естественно, катколлектор, причем на модернизированный. Тогда даже владельцы легко отличали новый катколлектор от старого по углу наклона кислородного датчика. С таким же явлением столкнулись и владельцы автомобилей Toyota Camry прошлого поколения, только там износ проявлялся позже, к пробегу около 100 тыс.км. И в этом случае встречались владельцы, успевшие по гарантии восстановить автомобиль, но были и те, кто не успел.

На фоне такого отношения к потребителю резко негативное отношение вызывает позиция, занятая концерном Kia. В сервисной книжке автомобилей этой марки до начала 2016 года красовалась надпись, что гарантийные обязательства на каталитический нейтрализатор простираются вплоть до 1(!) тысячи километров. Грубо говоря, на две заправки топливом, а потом «плохой русский бензин» может повредить каталитический нейтрализатор, но фирма за это уже не отвечает. Правда, с 2016 года гарантия на каталитический нейтрализатор была продлена до 150 тыс. км.

По мнению автора, гарантия на каталитический нейтрализатор должна быть продолжительностью не меньше, чем на автомобиль.

Теперь поподробнее рассмотрим, что следует и чего не следует делать владельцу автомобиля, чтобы нейтрализатор прослужил долго и счастливо.

Материалы по теме

Причины выхода из строя каталитического нейтрализатора:

  1. Плохое качество топлива — чаще всего с низким октановым числом. Система управления двигателем переходит на позднее зажигание. Это вызывает догорание смеси на выпуске и рост температуры отработавших газов.
  2. Неправильная работа системы зажигания (пропуски зажигания). Не сгоревшее в одном цилиндре топливо тут же поджигается и горит в нейтрализаторе.
  3. Механическое повреждение каталитического нейтрализатора. Повышенная вибрация силового агрегата и удары по катализатору приводят к крошению керамического блока.
  4. Термоудары. Мгновенное охлаждение раскаленного нейтрализатора при преодолении лужи, к примеру, может вызвать трещины керамического элемента.
  5. Неправильный состав топливовоздушной смеси, вызванный, например, неисправностью датчика кислорода. Тот же эффект вызовут негерметичные, льющие форсунки.
  6. Добавление присадок в бензин. Коктейли от непроверенных производителей или нарушение концентрации могут повышать температуру сгорания на выпуске.
  7. Самые новые конструкции двигателей с минимальной токсичностью запрограммированы на быстрый прогрев нейтрализатора. В условиях холодов для ускорения прогрева вначале блоки управления двигателем очень переобогащают смесь, которая догорает на поверхности нейтрализатора.
  8. В истории существовали откровенные дефекты конструкции нейтрализатора. Например, Suzuki проводила отзывную кампанию по сплошной замене нейтрализаторов на автомобилях SX4.

Из личного опыта

Вторая половина девяностых. Я работал менеджером по автопарку в коммерческой фирме. Шеф вызывает и говорит: Карину (Toyota Carina Е) продавать будем. Езжай на мойку, и чтоб двигатель блестел, как…

Toyota Carina Е

Toyota Carina Е

Toyota Carina Е

Материалы по теме

Ну я и поехал. Команду шефа о качестве мойки передал. А мотор, хоть и впрысковый, но имел одну катушку зажигания и высоковольтный распределитель. На выезде начались перебои в работе двигателя. До офиса всего-то метров 300. Недотянул. Автомобиль глохнет, и под днищем как будто реактивный двигатель начинает работать. Гудит, машина трясется. Я выскочил, отбежал, а из выхлопной трубы струя черной гари летит вперемешку с искрами.

В общем, погорело и перестало. Вернулся к машине, открыл капот, вскрыл крышку распределителя, а там болото. Влагу вытер, просушил и добрался-таки до офиса. А теперь ответьте на вопрос: где, по-вашему, горело топливо?

А если все-таки конец?

Вышедший из строя каталитический нейтрализатор на негарантийной машине заменять оригинальным сможет и захочет далеко не каждый. Дорого это. Какие варианты развития событий?

Материалы по теме

  1. Просто выбить начинку из нейтрализатора. Это требует перепрошивки блока управления, чтобы он «закрыл глаза» на сигнал со второго кислородного датчика, либо установки механической или электронной обманки. Механическая представляет собой втулку, в которой закреплен кусочек каталитического нейтрализатора, а электронная просто имитирует правильный сигнал датчика кислорода.
  2. Выбить начинку и установить вместо нее пламягаситель. Он представляет собой несколько камер с отверстиями, служащими для снижения температуры и давления газов. Это несколько уменьшает шум и облегчает режим работы других элементов системы выпуска отработавших газов. «Мозги» автомобиля предстоит обмануть, как описано выше.
  3. Установить вместо керамического блока универсальный ремонтный каталитический нейтрализатор. Чаще всего на металлической, а не керамической основе. Степень очистки будет немного ниже, но «вредителями» вы себя чувствовать не будете.

Расскажите, а как происходило ваше общение с «чудовищем под днищем» — каталитическим нейтрализатором: работает, вырезан, заменен?

С «историями болезней» автомобилей прошлых поколений можно познакомиться, пройдя по ссылке.

Про катализаторы…: bmwservice — LiveJournal


Вышеупомянутая «трехкомпонентность» подразумевает исключительно три основных полезных реакции:

а) доокисление «угарного газа» до сравнительно безвредной двуокиси углерода;
б) выделение из вредных окислов азота самого атмосферного азота;
в) расщепление углеводородов на двуокись углерода и воду.

Следовательно, говорить о «катализатор работает» можно только по отношению к тем компонентам выхлопа, для которых он собственно и создавался. Катализатор не «дожигает», а только убивается несгоревшими компонентами моторного масла, топлива и прочими сложными формами углеводородов. «Масло жрет, но пока еще не дымит, потому что катализатор еще работает» — абсурд. Так хорошо знакомое владельцам «немцев» сизое дымление говорит не о смерти катализатора, а о проблемах с двигателем, которые таким образом по наследству достаются катализатору и транзитом через него проходят, заодно его добивая. Катализатор же такие эксцессы способен терпеть лишь непродолжительное время. При несвоевременном устранении причин, его активный слой покрывается спекшейся органикой, а сами соты — наглухо забиваются.

Далее логично осветить такой важный момент как срок жизни катализатора. К великому удивлению, при условии исправно работающего двигателя, этот компонент не менее долговечен, чем кузов автомобиля и даже имеет все шансы его пережить. Каталитический нейтрализатор работает без расхода активного вещества.

Убить катализатор может только неисправность двигателя в некоторых особо заметных проявлениях: моторное масло в выхлопных газах, позднее зажигание и неправильное смесеобразование. Убедиться в этом можно самостоятельно, найдя видавшую виды иномарку ранних выпусков типа BMW E34 года так 1987 и позже — ее катализатор может работать совершенно исправно до сих пор, не в пример современным трех-пятилеткам этого же производителя. А все потому, что моторы типа М50/M20 могут ничего не знать о расходе масла, даже находясь в столь почтенном возрасте…

Катализатор эффективно работает только в диапазоне температур свыше 300 градусов Цельсия. После превышения порога в 900 градусов, он начинает разрушаться. При неудачном стечении обстоятельств (например, разогретый активной ездой катализатор и позднее зажигание от применения 95-го бензина на современном форсированном двигателе, рассчитанном, как правило, исключительно на 98-й) несгоревшее топливо может мгновенно оплавить его например вот так, как на фото:

Следующий важный момент: невероятно распространенная байка про увеличение мощности после удаления катализатора. Если он не оплавлен и сохраняет пропускную способность, «дышать» двигателю он мешает не больше, чем препятствует дыханию вот это приспособление:

Обращу внимание, что не помогают развеять миф даже популяризованные в легкой и непринужденной манере данные… Полученные, замечу, после очевидной, но несущественной подтасовки. Но даже они дают «разницу» сравнимую с методологической погрешностью измерений (чем, кстати, по сути и являются, что легко понять по видео). Однако полученная разница в плюс-минус 2 л.с. в данном случае, это сравнение не только и не столько исправного катализатора с его отсутствием, сколько исправного с «частично забитым»(sic!).

Кстати, этот эксперимент я проводил лично и на том же стенде. С более «стабильным» результатом — никаким. Удаление полностью исправного и чистого катализатора вообще не дало никакого прироста мощности и мощность стала даже ниже , что объясняется  изменившимся условиям в измерительной камере: за пару недель, прошедших после «переварки» катализатора, там немного потеплело. Отмечу, что когда закупорка будет аналогичной вышеприведенной фотографии, двигатель вообще перестанет набирать обороты… Измерять что-либо необходимости не будет.

Несмотря на вышесказанное, не могу пойти против истины: катализатор все же немного снижает мощность двигателя и тому есть объективная причина. Объяснение лежит в плоскости истории внедрения катализаторов в серийную продукцию. В то время, когда на конвейере одновременно присутствовали «катализаторные» и «бескатализаторные» модели, унификация не позволяла вносить наиболее эффективные технологические изменения в конструкцию выхлопа.

Когда-то, в «переходной период», катализатор был лишь «пришлепкой» на приемной трубе:

Очевидно, что выхлопные газы после почти метрового пробега температуру немало теряли, эффективность нейтрализации снижалась, что заставляло производителя «подтягивать» термостат вверх на десять градусов, что хорошо видно на примере ранних поколений BMW. Температуру двигателя поднимали на 10-15 градусов, что способствует полноте сгорания и улучшает «экологию» вообще.

В следующем поколении двигателей, подтягивали уже не только и не столько температуру (а ее реально подтянули до 100-110 градусов с 90), но и сам элемент катализатора затолкали практически в цилиндр:

Такая конструкция называется «каталитическим коллектором», или же «катколлектором», что мешает настраивать выпускной коллектор на эффект резонанса.
Это дает некоторое сравнительное снижение мощности по сравнению с хорошо настроенными «спортивными» «пауками»:

Так что нужно просто знать, с чем сравнивать.

Но самый главный вопрос, даже при сравнении действительно сравнимых вещей, сколько же реально «съедает» катализатор. Ведь мы меняем рассчитанную и хорошо настроенную систему на кусок полой трубы бОльшего, чем основной, диаметра, где скорость истечения газов падает, а противодавление немного увеличивается!

Дать достаточно точный ответ на этот вопрос нам снова поможет компания BMW, которая (и это также мною проверено на диностенде) всегда исключительно точно указывает мощностные характеристики двигателей. Искушенные читатели сразу поймут, что проще всего будет сравнить «экологичные» версии спортивных моторов BMW S54B32 для американского рынка с европейскими аналогами.

Сначала посмотрим на разницу в конструкции «Европы»:

А катализатора-то там и нет — его перенесли почти на метр… Так что выпуск здесь совершенно «спортивный», а сам кат стоит далеко от двигателя:

А вот версия для США, где катколлектор традиционный, в угоду экологии:

Настало время огласить разницу: установленный катализатор отнял у двигателя… примерно 5 л.с из 343.  И целых 10 Н*м крутящего момента.

То есть, отличия настроенной(!) выхлопной системы от «задушенной» катализатором это примерно 2% по мощности и моменту. Это, конечно, можно почувствовать, но очень непросто…

Умелый чип-тюнинг (который и был выполнен самой BMW в версии M3 CSL) даст не менее 5% прибавки и будет стоить дешевле, чем «фирменный» паук и его установка. Следовательно, тупое (самый удачный термин) выбивание катализатора при сохранении катколлектора вообще ничего не даст.

В завершении, предлагаю основные тезисы «про автомобильные катализаторы»:

1.Катализатор — практически вечный прибор, при условии, что двигатель исправен. Должны быть исправны датчики кислорода, должен отсутствовать расход масла, октановое число топлива должно соответствовать режиму эксплуатации и конструкции двигателя. Это минимально достаточные требования для его долговременного функционирования.

2.Удаление катализатора без необходимости — бессмысленная процедура. Не только бесполезная с точки зрения прибавки мощности, но даже вредная — выхлопные газы впрысковых (в т.ч. и непосредственно-впрысковых) автомобилей крайне токсичны и удушливы в виду короткого пути смесеобразования (сравните с хорошо настроенными карбюраторными автомобилями и запахом их выхлопа). При каждом открытии дверей и окон в пробке/стоянке, выхлопные газы будет затягивать в салон по строго законам физики — в зону пониженного давления. Закрытие дверей оставляет вас с ними один на один. Поврежденный катализатор имеет смысл заменить если не на дорогой оригинальный, то хотя бы на универсальный «евро» картридж, немного более низкой эффективности, но и значительно более дешевый. Прошивки типа «евро- 2» также не имеют никакого отношения к увеличению мощности, но негативно сказываются на поддержании оптимального состава смеси — снижают эффективность нейтрализации, даже при условии сохранения катализатора.

3.Нормальный выхлоп прогретого автомобиля класса типа «евро-4» и выше — горячий воздух практически без запаха. Во всех случаях отклонений от этой «нормы», стоит задуматься о фактическом состоянии катализатора и двигателя.

4.Данные с датчиков контроля за состоянием катализатора, а также датчиков окислов азота, или температуры катализатора (последние установлены на некоторых азиатских двигателях) — важная информация для автовладельца, которую неплохо бы научиться корректно интерпретировать, что позволит не менять (хуже того — удалять) полностью исправный катализатор в случае возникновения фантомных ошибок (снова см. материал про бензин).

5.Катализатор бессмысленно удалять даже в потенциально «проблемных» по топливу регионах. Металлосодержащие присадки со свинцом и железом и рядом не стояли с воздействием на катализатор, например, того же моторного масла. Ни по эффективности, ни по массово-объемным показателям. Литр масла на 1000 км это просто океан на фоне 1000 л самого злого этилированного бензина. И убить такими присадками катализатор еще сложнее, чем найти такой бензин в крупном городе…

Каталитический нейтрализатор

Расскажем Вам о значении в автомобиле такого агрегата как катализатор.

Современные автомобили в обязательном порядке оснащаются каталитическим нейтрализатором. Причем это касается, как дизельных, так и бензиновых машин. Практические все страны ограничивают допуск автомобилей к участию в дорожном движении экологическими нормами. Пример – Евро4, Евро5.

Слово «катализатор» ассоциируется у рядового автолюбителя с двумя вещами:

1. Экология.

2. Разорительные затраты при его замене.

Разберем более подробно, что это, как устроено и как работает.

Как устроен и работает катализатор

Обычно катализатор находится за приемной трубой выпускной системы, в некоторых моделях авто он прикреплен к фланцу на выпускном коллекторе. В состав катализатора входят:

1. Блок-носитель.

2. Корпус.

3. Теплоизоляция.

Блок состоит из большого количества ячеек, напоминающих своим видом соты, которые имеют специальное рабочее химическое покрытие. Это покрытие начинает свою работу после прогрева катализатора до 300 C.

Каталитический нейтрализатор до конца сжигает оксид углерода в выхлопных газах, сажу и прочие вещества, которые пагубно влияют на слизистую оболочку человека. Ячейки нейтрализатора покрыты микропленкой из платины и иридия. Этот состав при сильном нагревании и дожигает несгоревшие вредные вещества. Для лучшего горения в этом процессе участвует оставшийся в отработанных газах кислород. После прохождения выхлопных газов через катализатор из него выходят безвредные N2 и CO2. Выхлопные газы современного автомобиля с исправно работающим катализатором практически не имеют запаха.

Разновидности катализаторов

Каталитические нейтрализаторы делятся по типу внутренних картриджей на металлические и керамические. Большую популярность получили блоки из керамики, которые не подвергаются коррозии и выдерживают очень высокую температуру. Еще одним преимуществом керамики является ее малая себестоимость.

Помните – ударив корпус катализатора о препятствие на дороге, вы практически всегда расколите керамические части внутри его. Это и есть его основной минус керамики, так как расположение катализатора под днищем машины увеличивает вероятность ее повреждения, например, о бордюр.

Минус катализатора с металлическим картриджем – его весьма высокая стоимость.

Правильная эксплуатация катализатора

Для уменьшения вероятности выхода из строя катализатора необходимо использовать качественное топливо, и приобретать его на проверенных АЗС. Некачественное топливо содержит вещества, уничтожающие покрытие сот. Наибольшее негативное влияние на покрытие сот оказывает тетраэтилсвинец. Кстати, его официальное использование теперь запрещено в цивилизованных странах, а активно использовался он в конце прошлого века для увеличения октанового числа.

Из-за высокой стоимости и невозможности найти в автомагазинах и на рынке новый катализатор для своего автомобиля многие автолюбители устанавливают пламегаситель или резонатор (в народе – «обманка»). После такой установки необходимо перепрошивать блок управления, поэтому уточняйте на СТО, сделают ли они это. В противном случае на панели приборов будет гореть ошибка, а сам автомобиль будет работать неправильно.

Не забывайте о том, что катализатор очень сильно (до 300 градусов) раскаляется во время работы, поэтому не стоит парковаться на сухой траве, листьях и других местах, которые содержат легковоспламеняющиеся частицы. Были известны случаи возгорания автомобилей от этого.

Для предотвращения попадания в катализатор несгоревшего топлива, водителю не стоит:

1. Часто крутить стартером для заводки машины, если она не запускается с первого раза.

2. Производить вращение коленчатого вала стартером с отключенными свечами зажигания.

3. Заводить автомобиль при помощи буксировки.

При несоблюдении этих правил высока вероятность попадания в катализатор несгоревшего топлива, которое при воспламенении даст вспышку внутри картриджа, что с большой вероятностью сразу же разрушит его.

В случае поломки катализатора

Первым сигналом о его поломке будет горящая лампочка ошибки на приборной панели. Обычно это ошибка «checkengine» (в народе — «джекичан»). Также на слух вы можете уловить некое дребезжание из-под днища. Это гремят осыпавшиеся соты. При этих симптомах стоит ехать на диагностику выхлопной системы. При отказе запуска двигателя, стоит попытаться завести его, отключив фишку лямбда-зонда, находящегося в катализаторе. Если после этого машина завелась – катализатор неисправен.

Но! Чаще выходит из строя лямбда-зонд, чем катализатор, и ошибка на панели будет гореть точно такая же. Поэтому диагностируйтесь в проверенных местах, чтоб не платить лишние деньги.

Покупая новый катализатор, помните: есть оригинальные и универсальные катализаторы. Первые очень сильно опустошат ваш кошелек. Главное не попасть в ситуацию, когда вы оплатили первый, а поставили вам второй. Лучше сразу рассчитывайте на установку универсального катализатора, как делают многие автолюбители.

Еще более бюджетным вариантом будет установка пламегасителя. Установка такой «обманки» сбережет еще больше денег, чем установка универсального катализатора. Таким приемом пользуются владельцы автомобилей с огромным пробегом, так как срок службы катализатора в таких авто сокращается в разы. При установке «обманки» лямбда-зонд также стоит «обмануть», ну и перепрошить блок управления (как было сказано выше). Но зато срок службы такого устройства равен сроку службы металла, из которого он сделан.

Видео, которое рассказывает о том, что такое катализатор:

Видео о том, как сделать пламегаситель взамен катализатора:

Катализатор (каталик), как причина задиров в цилиндрах двигателя Kia/Hyundai

 
Добрый день, сегодня мы расскажем о каталитическом нейтрализаторе отработанных газов (катализаторе), как об одной из основных причин, которая может приводить к появлению задиров (механический износ) на поверхности стенок цилиндров в корейских бензиновых двигателях Киа/Хендай системы DOHC (Double Over Head Camshaft) семейств Theta и Nu серий G4KDG4NCG4NA и G4ND, которые устанавливаются на популярные модели, такие как: Kia Sportage, Kia Seltos, Kia Optima, Hyundai Tucson, Hyundai Creta, Hyundai Sonata, Hyundai Elantra и на многие другие машины автоконцерна.

В конце нашего материала, для большей наглядности, мы продемонстрируем вам видео, в котором поделимся личным опытом и комментариями, полученными от опытных автоспециалистов в области силовых установок, а также полезной информацией, которую смогли раздобыть в сети Интернет. Рассмотрение вопроса, касающегося того, как влияет катализатор на появление задиров в моторе, мы провели на примере, своего автомобиля Kia Sportage (4-го поколения), выпущенного в сентябре 2017 года и оснащенного бензиновым двигателем 2.0 DOHC серии G4NA с маслофорсунками.
{banner_adsensetext}
Итак, сразу отметим, что в корейских автомобилях, которые компонуются бензиновыми силовыми агрегатами с объемами 1.6, 1.8 и 2.0 литра, с 2016 года устанавливается 2 катализатора — первый сразу за двигателем, а второй посередине выхлопной трубы (магистральный). По мнению большинства специалистов, на появление задиров влияет именно первый, так сказать выходной катализатор, который располагается сразу за мотором на выпускном коллекторе. Про него то, мы и будем говорить в нашей статье.

Итак, давайте сперва освежим в памяти, что из себя представляет типовой катализатор. Каталитический нейтрализатор — это один из ключевых элементов любого современного авто, который оснащен двс (двигателем внутреннего сгорания). С виду катализатор является особого неприглядной деталью, однако именно эта запасная часть уберегает окружающую среду от вредных выбросов.

Катализатор в корейских автомобилях входит в систему впрыска отработанных газов, который зачастую располагается сразу за выпускным коллектором или непосредственно на нем. Данный компонент силовой установки очень плотно контактирует с двигателем. В катализатор попадает раскаленный выхлоп, выходящий из мотора и проходящий через коллектор. После прохождения нейтрализатора, выхлопные газы замедляются, охлаждаются и очищаются от вредных веществ, а затем проходят дальше катализатор на выхлопной трубе, попадают в резонатор и выходят на 90% очищенными в окружающую среду из глушителя.

Главный компонент любого катализатора располагается в его сердцевине. Именно в ней находится массивный керамический блок (фильтр), состоящий из множества мелких сот, на стенки которых нанесены драгоценные металлы, такие как палладий, платины, иридий и родий. Таким образом, при касании вредных отработанных газов о стенки сот катализатора, химически активные составляющие сгорают и выводятся из глушителя в виде безвредного углекислого газа.


Так, например, напыленный на соты катализатора палладий и платина играют в устройстве роль своеобразного окислителя, который предназначен для ускорения горения углеводородов. Фильтрующий керамический блок помещен в специальный металлических кожух, внутри которого имеется необходимый слой теплоизоляции. Катализатор нейтралитического действия не просто улавливает, а затем останавливает вредные химические активные соединения, но также и напрямую воздействует на функционирование силового агрегата автомобиля. Справочно заметим, что сигналы с установленных на катализаторе датчиков (датчики расположены, как на входе, так и на выходе устройства), постоянно считываются бортовым компьютером автомобиля и помогают мотору наиболее оптимальным образом сбалансировать рабочую топливно-воздушную смесь.

Наиболее частой причиной выхода из строя нейтрализатора является механическое повреждение устройства, причем, как внешнего воздействия, так и внутреннего. Как правило, механическое повреждение катализатора приводит к деформации его корпуса. Стоит заметить, что сердцевина катализатора — это хрупкие керамические пористые соты с тонкими стенками, которые очень легко крошатся, причем даже при небольших физических нагрузках.

{banner_reczagyand}
Однако в корейских автомобилях выходные катализаторы зачастую крошатся из-за неверно подобранного материала и ошибочного расположения самого устройства, в следствии чего керамические соты имеют свойство самостоятельно разрушаться под воздействием высоких температур, а обломки засасывает обратно в коллектор и в цилиндры соответственно, где они и входят в пагубное взаимодействие с поршнями, нанося повышенный износ, как стенкам цилиндров (возникают углубления — бороздки), так и самим поршням (как на фото ниже).


Кроме того, всегда нужно помнить, что несвоевременный ремонт каталитического нейтрализатора также опасен, так как мелкие крошки керамики попадая в выпускной тракт напрямую залетают в рабочую область цилиндров силового агрегата. Как мы сказали ранее керамические частицы повреждают стенки цилиндров (царапают поверхность), вызывая задиры, что в последствии выводит мотор из стабильно работающего состояния в аварийное. Если двигатель в дополнение оснащен турбиной, то от керамического мусора также может пострадать и она. Заметим, что дополнительный нагрев выпускного тракта может привести к деформациям головы блока цилиндров (ГБЦ), что также достаточно сильно уменьшает срок службы мотора.

Как правило, керамическая сердцевина катализатора в корейских двигателях начинает разваливаться на небольших пробегах (начиная с 35-40 тысяч километров и даже раньше), особенно это касается мотора семейства Theta серии G4KD (не оснащен маслофорсунками). Разрушение керамических сот в катализаторе зачастую происходит со стороны двигателя, именно в этом месте многие специалисты чаще всего обнаруживают обломанные осколки и расплавленную часть. Самое интересное то, что в большинстве случаев ошибка на приборной панели, свидетельствующая о проблемах в системе двигателя не загорается, при этом катализатор продолжает постепенно разваливаться, причем, в прямом смысле этого слова, теряя с каждым километром пробега свою эффективность и засоряя цилиндры опасным для них мусором.

Довольно часто в запущенных ситуациях (задиры прогрессируют во всех четырех цилиндрах), силовая установка начинает потреблять масло в большом количестве, то есть начинается жор масла и появляются отчетливые металлические стуки со стороны моторного отсека на холостых оборотах. Таким образом, как рекомендуют многие автомеханики, если двигатель корейского производства после 50-60 тысяч километров не начнет чрезмерно потреблять масло и стучать на холодную, то это совсем не означает, что у него нет задиров, просто они еще не дошли до критического состояния, при этом с вероятностью в 85-90% можно сказать точно — керамическая сердцевина катализатора уже начала разрушаться, направляя свои обломки непосредственно в цилиндры.

Почему у практически новых автомобилей существует такая большая вероятность появления задиров? Как утверждают многие независимые эксперты, автоконцерн Kia/Hyundai нарочно (сознательно) производит недоработанные бензиновые моторы, в которые на стадии разработки внедряют брак, как в виде не качественного материала тех или иных деталей (мягкая поверхность колодцев цилиндров, хрупкая керамика катализатора), так и в виде конструкторских недоделок (близкое расположение к двс катализатора, неправильная форма поршней, колец и цилиндров), от чего в последствии страдают десятки, если не сотни тысяч автовладельцев (точной статистики по задирам до сих пор нет).

Одно можно утверждать точно, «задиристые» моторы постепенно приобретают массовый характер, причем независимо от частоты маслосервиса и качества расходников, применяемых при регламентном обслуживании. Кроме того, многие новоиспеченные автовладельцы считают, что двигатели новой линейки «NU» серии G4NAG4NC и G4ND спасены от задиров, благодаря наличию в их моторах маслофорсунок, которые охлаждают поршни. К сожалению, это не так. Маслофорсунки способны незначительно отодвинуть сроки появления задиров, но не более того. Получается, что задиры — это уже, в какой-то степени массовая проблема, которая может проявится при любом пробеге, даже на малом, при любой эксплуатации и на подавляющем большинстве моделей Киа/Хендай, которые находятся в производстве с 2010 года и поставляются на рынок стран Таможенного Союза (Россия, Беларусь и Казахстан).

Как защитить свой двигатель от задиров? Наверняка спасет от задиров корейский мотор — это удаление каталитического нейтрализатора, установленного на выпускном коллекторе и монтаж вместо него специального пламегасителя, причем, чем раньше это будет сделано, тем дольше проживет двс без задиров.

Установка пламегасителя поспособствует снижению температуры отработанных газов, благодаря чему долговечность выхлопной системы не чуть не изменится. Как правило, кроме скрытого монтажа пламегасителя в корпус коллектора, необходимо еще сделать специальный чип-тюнинг (тюнинговая прошивка содержит контрольные параметры заводской программы), что позволит полностью сохранить гарантию дилера на транспортное средство, так как все сварные швы на коллекторе довольно быстро покроются грязью, что делает их незаметными.

А теперь давайте наглядно посмотрим на пример катализатора, который прошел около 40 тысяч километров (на фото ниже). Как можем видеть, керамические соты со стороны мотора уже вовсю начали разваливаться. А теперь представьте, для появления задиров, достаточно лишь нескольких осколков, которые затянутся в цилиндры силового агрегата. Таким образом, если появятся задиры в моторе, то зачастую у автовладельца останется всего 2 сценария развития событий: капитальный ремонт двигателя с помощью гильзования и замена двс на контрактный или новый.

Как происходит удаление катализатора и, что это даст автовладельцу корейца? Подробно рассказывать про демонтаж выпускного коллектора на наш взгляд смысла нет, тут и так все понятно (снимается коллектор и разрезается болгаркой, а затем дрелью высверливается керамическая сердцевина, чтобы не осталось от нее ровным счетом ничего). После того, как полость коллектора будет полностью очищена от сот катализатора, в его корпус вставляется пламегаситель (специалисты рекомендуют к установке производителя MG Race), желательно из нержавейки. Затем происходит соединение корпуса выпускного коллектора и пламегасителя при помощи аргонной сварки.


После установки пламегасителя, все разрезанные части выпускного коллектора соединяются. Рекомендуем при соединении частей выпускного коллектора использовать именно аргонную сварку, так как только сможет обеспечить прочность и стойкость к коррозии сварных швов.

Примерно через 12-14 дней все сварные швы на выпускном коллекторе, как правило, равномерно покрываются грязью и приобретают похожий цвет на саму деталь. Если планируется гарантийное обращение к дилеру, то не стоит волноваться, сварные швы даже через неделю почти не будут заметны, да и навряд ли дилер захочет пачкать свои руки и лезть под днище выяснять причину изменений на выпускном коллекторе.


Благодаря удалению каталика, на 92% исключается возможная поломка силовой установки, в следствии попадания в цилиндры осколков сот катализатора. Кроме того, чип-тюнинг, который зачастую делается при удалении катализатора, улучшит показатели разгона и общей динамики автомобиля (педаль газа будет работать без пауз, более отзывчиво, а автомат начнет переключать передачи незаметно), а расход топлива заметно снизится. При все при этом, дилерская гарантия на авто будет сохранена, так как установленная прошивка будет определяться, как заводская, а сварные швы будут попросту незаметны.

А теперь смотрите наше видео, в котором мы подробно обсудим разваливающийся катализатор, который может являться одной из основных причин, вызывающих появление задиров на поверхности стенок цилиндров в корейских бензиновых двигателях G4KD/G4NA/G4ND, которыми массово оснащаются Kia Sportage/Hyundai Tucson, а также многие другие модели.

Видео: «Катализатор, как причина задиров в двигателях Киа/Хендай — G4NA, G4NC, G4KD»
В заключении отметим, что по мнению многих автомобильных экспертов, если мы своевременно, согласно регламенту обслуживания завода изготовителя осуществляем маслосервис с заменой всех необходимых фильтров каждые 7-9 тысяч километров пробега, плюс ко всему удалили катализатор, то корейский двигатель (G4KD, G4NA, G4ND и G4NC) способен отработать до капитального ремонта или замены не менее 320-330 тысяч километров без разного рода задиров, хотя на практике, этот срок может быть увеличен и до 430-500 тысяч километров пробега. 

БЛАГОДАРИМ ВАС ЗА ВНИМАНИЕ. ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ НА НАШИ НОВОСТИ. ДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ.

Ремонт катализатора. Что можно сделать и как

19.12.2020, Просмотров: 463

Давайте поговорим о достаточно распространённой проблеме, с которой сталкиваются практически все владельцы автомобилей, с экологическим классом от Евро-4 и выше — это выход из строя катализатора. Для чего он вообще нужен? С развитием автомобилестроения и переходом на экологические нормы классом выше, выхлопную систему стали оснащать катализатором, который должен очищать вредные вещества, в составе выхлопных газов двигателя. Само устройство состоит из специальной нейтрализирующей вставки, в которой можно увидеть тысячи сот, позволяющие беспрепятственному прохождению отработавших газов.

Во время движения газов через соты, на стенках нейтрализатора оседают основные вредные компоненты: азот, углеводород и углекислый газ и под действием температуры нейтрализуются, то есть удаляются. На выходе идут отработавшие газы с пониженным содержанием данных компонентов и соответствующие нормам экологии завода-изготовителя. Самым распространённым нейтралитическим материалом является керамика, так как она дешевле в производстве, и соответственно дешевле в замене. Однако её минусом является излишняя хрупкость. То есть, исключая разрушение керамики путём неправильной работы двигателя, ещё относят и механическое воздействие — удар о корпус катализатора и т.п.

Более дорогим вариантом катализаторов, являются многокомпонентные катализаторы, вставка из которых состоит из нескольких частей с благородными металлами. Также внутри может быть и керамика. Такие катализаторы, как вы уже поняли намного дороже, однако срок службы их несколько выше.

Катализатор может иметь два расположения: на выходе из выпускного коллектора и в основной выхлопной трубе. Бывают варианты и с двум катализаторами — после коллектора и нп выхлопной трубе. Давайте я расскажу, в чём отличия, недостатки, и для чего нужны такие решения. Так как катализатор начинает свою основную работу не сразу, а достигнув температуры около 300 градусов, и потребовалось его расположение сразу на выходе выпускного коллектора. Таким образом, он быстрее разогревается и быстрее начинает очистку. Основным минусом такого решение является малый срок службы, так как неправильная работа двигателя или агрессивное вождение приводит к перегревам и устройство выходит из строя.

В случае с расположением в основной трубе выхлопной системы, срок службы устройства высокий, так как оно расположено от мотора на расстоянии и соответственно меньше вероятность перегрева. Но в основном бывает температуры отработавших газов недостаточно, чтобы развить нужную температуру катализатора, поэтому производители устанавливают дополнительную подачу воздуха непосредственно в катализатор, что в результате ускоряет разогрев.

С этим разобрались. Теперь давайте поговорим, как продлить вашему катализатору жизнь. В первую очередь, старайтесь не допускать неисправностей двигателя, так как неравномерная работа, троение и жор масла, отрицательно влияют на жизнь катализатора. Когда мотор троит, несгоревшее топливо попадает на соты и от высокой температуры загорается, что приводит к перегреву. Когда заводите инжекторный автомобиль «с толкача», тоже не забывайте, что каталик заливает топливом! Потому не рекомендую такой запуск мотора. Катализатор, расположенный рядом с коллектором, выходит из строя быстрее всего. Также при жоре масла, а именно когда моторное масло попадает в цилиндры двигателя, начинает оседать на сотах, уменьшая их пропускную способность. И не стоит забывать, что масло тоже горит!

Для отслеживания нормальной работы катализатора, ЭБУ использует два датчика кислорода или как их ещё называют — «лямбда-зонд». Первый датчик устанавливается перед катализатором, и отслеживает концентрация отработавших газов, а второй после него, анализируя концентрацию газов уже после нейтрализации. На основании разницы показаний двух лямбд, ЭБУ оценивают работу катализатора и при отклонении от запрограммированных норм, выдают чек на панель приборов.

Итак, при разрушении или закупоривании сот, пропускная способность газов ухудшается и двигатель начинает «задыхаться» — то есть падает мощность, не развиваются нужные обороты и т.п. Конечно можно «прогазовать», чтобы керамическая пыль удалилась, но ошибка на приборке не исчезнет. В любом случае необходим ремонт.

Существует два варианта решения проблемы с катализатором — это замена самого элемента или же его удаление. Для вас не секрет, что замена катализатора очень бьёт по карману, особенно если он оригинальный: наценка за бренд, за оригинал и плюс он продаётся вместе с корпусом.

Более дешёвым вариантом будет покупка универсального катализатора. Это своего рода его внутренняя часть — вставка, которую устанавливают вместо разрушенной вставки. Сначала снимается сам корпус, вырезается старая вставка, и на её место вваривают новую, а датчики кислорода остаются штатными. На самом деле в этом ничего серьёзного нет, так как данная вставка отвечает всем требованиям завода, главное купить именно ту, которая подходит по размеру и по экологическим нормам производителя.

В случае со вторым вариантом, корпус катализатора вскрывается с одной стороны и вставка с нейтрализатором полностью удаляется. Если всё оставить и собрать корпус без вставки, бесспорно, машина будет «дышать», увеличится мощность, так как это уже своего рода практически прямоток, но при этом сильно возрастает шум, так как в корпус на большой скорости попадают частички топлива, которые загораются. Для подавления шума, в корпус вместо каталика, вваривают пламегаситель, который препятствует чрезмерному возгоранию и снижает шум. Пламегаситель представляет собой трубу, с множеством отверстий, которая вваривается внутрь корпуса.

Вместо второй лямбды ставится обманка, а в саму обманку уже вкручивается штатный датчик кислорода. Такой вариант дешевле, и интереснее в плане повышения мощности мотора и снижения расхода топлива. Но при этом не стоит забывать, что выхлоп у вас теперь будет как у Евро-2.

Купить вставку или удалить катализатор — решать только вам. Но моё субъективное мнение такое, что правильнее купить универсальную вставку и вварить её на место старого катализатора, если не хотите переплачивать за оригинал.

Удалить катализатор на Рено в Саранске быстро и недорого

Особенности и причины удаления катализатора на Рено в Саранске

Все легковые автомобили оснащены устройством, которое нейтрализует опасные газы в выхлопе до безопасного состояния. Им называется нейтралитический катализатор. Данный компонент выхлопной системы состоит из стальной колбы, внутри которой находится наполнитель с сотовой структурой из керамики. Наполнитель покрыт специальным активным веществом. Оно вступает в реакцию с углеводородами, перекисью азота и прочими компонентами, преобразуя их в более безопасные – углекислый газ и водяной пар. Для машин, у которых имеется катализатор, нет нормативов по выбросам СО-СН, потому что их нет как таковых. Поэтому новые авто являются более экологичными, чем старые без нейтрализатора.

 

Полезность данного устройства ясна для окружающей среды, но совершенно противоположно оно воздействует на мотор. Являясь дополнительным сопротивлением потоку, он приводит к ряду нежелательных последствий:

  • перегрев мотора;
  • на приборной панели постоянно имеются какие-то ошибки;
  • нарушение в работе система впрыска и многое другое.

Удаление катализатора на Renault в Саранске имеет больше плюсов, чем минусов. Это связано с рядом технических причин, но важно не забывать и про экологию. В первую очередь именно для этого он был установлен на машину. Поэтому, если вы все-таки желаете сохранить экологию, то лучше заменить устройство, но деталь будет стоить очень дорого. Для многих моделей авто она и вовсе не производится как запасная часть, поэтому все чаще прибегают именно к полному удалению.

Особенности демонтажа катализатора

Если вы подозреваете, что требуется удаление катализатора, то лучше обратиться к профессионалам. Они проведут тщательную диагностику и обязательно выявят конкретную причину. Если катализатор действительно неисправен, то его удаление будет выполнено правильно с технической точки зрения. В выхлопной системе используются датчики газов, которые передают сигнал на бортовой компьютер. В более ранних моделях вместо них достаточно было установить простую обманку. В новых авто требуется другое устройство – специальный имитатор работы. Только так можно не только полностью избавиться от забитого катализатора, но и убрать с приборной панели нежелательные сообщения об ошибках.

Наш автосервис готов выполнить удаление или замену нейтралитического катализатора. У нас есть не только фирменные инструменты и оборудование, но также и опытные мастера. На все услуги даем гарантию.

 

Удалить катализатор на Рено в Пензе быстро и недорого

Главной целью установки катализатора в автомобили является защита окружающей среды от токсичных выделений. Они образуются при сгорании топлива в цилиндрах. Основными элементами выхлопа является угарный газ, перекись азота и смесь углеводородов. Так как процесс нейтрализации вредных компонентов является химическим, то после длительной эксплуатации с фильтром начинаются проблемы. В таком случае часто возникает идея осуществить удаление катализатора на Рено в Пензе. Но прежде чем это сделать, необходимо выяснить, действительно ли он виноват.

Как выявить неисправный катализатор?

Катализатор своим присутствием в составе выхлопной системы мешает нормальной работе ДВС, но зато защищает экологию. Это фильтр, который задерживает сажу и нейтрализует активные вещества. Проблема в том, что с каждой минутой работы двигателя этот фильтр постепенно засоряется. Обязательно наступает момент, когда он перестает пропускать сквозь себя выхлоп и начинаются различные проблемы. И это, не говоря об ошибки на приборной панели, которая уже давно не тухнет.

Решив удалить катализатор на Renault в Пензе, можно разом избавиться от множества технических проблем:

  • уменьшится расход топлива;
  • снизится температура в выхлопной системе;
  • автомобиль станет резво откликаться на педаль газа.

Нейтралитический катализатор выступает как механический фильтр с керамическими сотами, и как химический. Он представляет собой устройство с сотовым наполнителем, выполненным из керамики. Материал покрыт слоем специального активного вещества. Когда выхлопные газы проходят по трубчатой структуре катализатора, активируется реакция нейтрализации. На выходе получается водяной пар и углекислый газ. Эти компоненты уже не так опасны по сравнению с первичными газами.

Причины выхода из строя катализатора

В среднем производитель указывает эффективный срок службы устройства на протяжении 150 тыс. км. На практике же эта цифра оказывается намного меньше. В среднем приходится удалять катализатор всем, кто проехал 110-120 тыс. км. Это может быть связано с несколькими причинами:

  • низкое качество бензина и дизельного топлива;
  • некорректные режимы работы двигателя;
  • дефект в самом нейтрализаторе.

Если вы столкнулись с проблемами в катализаторе, который нужно менять, обращайтесь к нашим услугам. Мы аккуратно и правильно выполним удаление катализатора на Renault в Пензе и установим устройство, имитирующее его работу. Работаем оперативно и предоставляем гарантию на свою работу.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

Перхлорат диазепиния: нейтральный катализатор для мягкого ацетилирования без растворителя углеводов и других веществ

Было обнаружено, что

Перхлорат диазепиния, практически нейтральная органическая соль, обладающая превосходной стабильностью, хорошо подходит для ацетилирования свободных, а также частично защищенных сахаров, фенолов, тиофенолов, тиолов и других спиртов, а также аминов. Ацетилирование, катализируемое перхлоратом диазепиния, является мягким, органическим и не содержит растворителей и не затрагивает чувствительные к кислоте защитные группы, такие как эфиры TBDMS/TBDPS/Tr и изопропилиден/бензилиденацетали, присутствующие на субстрате.Региоселективная защита гидроксила в частично защищенных углеводных производных/полигидроксильных соединениях оказалась возможной и оказалась удобной, экономящей время альтернативой традиционному синтезу таких соединений. Простое приготовление катализатора, мягкие условия реакции и безопасный для окружающей среды протокол — вот некоторые из примечательных особенностей этой реакции. Результаты, полученные при ацетилировании фенолов и тиофенолов, можно объяснить их локальным индексом нуклеофильности, полученным из расчетов DFT.

Эта статья находится в открытом доступе

Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так. Попробуй снова?

Нейтральные никелевые (II) катализаторы: от сверхразветвленных олигомеров до материалов на основе нанокристаллов

Пластмассовые материалы являются жизненно важным компонентом современных технологий.Они применяются, например, в строительстве, на транспорте, в связи, водоснабжении или здравоохранении. Следовательно, полиолефины — самые важные пластмассы по масштабам — производятся в огромных количествах путем каталитической полимеризации. Какими бы эффективными и селективными ни были используемые катализаторы, их высокая чувствительность к любым полярным соединениям ограничивает эти методы углеводородными реакционными средами и мономерами, такими как этилен и пропилен, соответственно. Это можно преодолеть с помощью менее оксофильных катализаторов поздних переходных металлов, и в этом отношении особенно нейтральные катализаторы никеля (II) добились значительных успехов за последние несколько лет.Они выделяются благодаря способности к водной каталитической полимеризации. Водная полимеризация представляет собой безопасный процесс, в результате которого получаются полимеры преимущественно в форме частиц. Кроме того, эти катализаторы могут включать полярные мономеры, такие как акрилаты, что ранее было ограничено катализаторами на основе благородных металлов. Введение полярных фрагментов может индуцировать такие свойства, как совместимость с металлами или волокнами в высокоэффективных композитных материалах или желаемую способность к разложению. В этом отчете представлен личный отчет о событиях, произошедших за последнее десятилетие.Предыдущие выводы кратко изложены в качестве фона. Водная полимеризация дает уникальную морфологию полиэтилена в результате необычного основного механизма роста частиц. Образуются монокристаллы полимера, которые могут состоять из одной цепи сверхвысокой молекулярной массы. Это представляет собой полностью распутанное состояние таких чрезвычайно длинных полимерных цепей, которое давно востребовано, чтобы преодолеть трудную обработку высокоэффективных материалов со сверхвысокой молекулярной массой.Ключевой предпосылкой для этого подхода и использования этих катализаторов в целом является контроль разветвления полимера и молекулярной массы. Это достигается за счет удаленных заместителей в Ni (II)-хелатирующем лиганде. Несмотря на свое дистальное положение по отношению к активному сайту, слабые вторичные взаимодействия контролируют, будут ли пути ветвления и переноса цепи очень эффективно конкурировать с ростом цепи или будут полностью подавлены. Это обеспечивает доступ к гиперразветвленным олигомерам, с одной стороны, и делает возможной живую полимеризацию строго линейного высокомолекулярного полимера, с другой стороны.Другие усовершенствованные катализаторы впервые обеспечивают линейные сополимеры с повторяющимися звеньями полярных мономеров в цепи с активными центрами, не содержащими благородных металлов. Механистические исследования также показали, что для сополимеризации с полярными виниловыми мономерами решающим ограничивающим фактором являются необратимые реакции обрыва с нейтральными катализаторами Ni(II), а не хорошо известное обратимое блокирование координационных центров полярными функциональными группами, обнаруженное для других типов катализаторов. Механистическая картина также предполагает возможность свободнорадикальных путей, и их роль в образовании желательных концевых групп полимеров и полимерных смесей в настоящее время признается.Область нейтральных катализаторов Ni(II) значительно продвинулась во всем диапазоне от понимания фундаментального механизма, характеристик катализатора и ранее недоступных полимерных микроструктур, и продвигается вперед к материалам благодаря уникальным концепциям. Беспрецедентная способность включать функциональные группы в линейный кристаллический полиэтилен также открывает перспективы для столь необходимых полиолефиновых материалов, которые не сохранятся в естественной среде в течение нескольких десятилетий, но могут разлагаться из-за низкого уровня функциональных групп.

Высокоэффективный катализатор выделения кислорода с нейтральным pH для снижения содержания CO2 под действием солнечного света

Синтез и структура SGC

Синтез SGC осуществлялся по твердофазному реакционному пути (подробнее см. Методы). Уточнение рентгеновской дифракционной (XRD) картины Ритвельда показало чистую орторомбическую структуру браунмиллерита пространственной группы Icmm для продукта после синтеза (рис. 1a и см. Дополнительную таблицу 1 для уточненных параметров решетки) без примесей, обнаруживаемых с помощью XRD.В структурной модели атом кислорода отсутствует в октаэдре GaO 6 в нормальном перовските, в результате чего октаэдры CoO 6 и тетраэдры GaO 4 чередуются друг с другом, что хорошо видно при высокоугловом кольцевом сканировании в темном поле. изображение, полученное с помощью просвечивающей электронной микроскопии (HAADF-STEM) (рис. 1б). Интересно, что уточнение Ритвельда предполагает почти полное заполнение Co и Ga в позициях B и B’, соответственно, в отличие от обычно наблюдаемой частичной занятости в обеих позициях в других оксидах браунмиллерита 17,18 .Полное заполнение Со в октаэдрической позиции уменьшало распределение кобальта в менее активной тетраэдрической позиции 26 , тем самым улучшая использование активных частиц.

Рис. 1

Кристаллическая и электронная структура Sr 2 GaCoO 5 . — рентгенограмма и результаты уточнения по методу Ритвельда. Факторы расхождения: R p  = 7,3% и R wp  = 9,73%. b HAADF STEM-изображение Sr 2 GaCoO 5 .Правая модель иллюстрирует наблюдаемое упорядочение катионов, соответствующее структуре браунмиллерита. c Графическое изображение кристаллической структуры и связывающей среды вокруг катиона кобальта. Кобальт, галлий, стронций и кислород окрашены в синий, желтый, зеленый и красный цвета соответственно. d Расщепление d-орбиталей Co 3+ в кристаллическом поле O h и D 4h и рассчитанная плотность состояний, спроецированная на Co d-состояния, p-состояния кислорода, соединяющего два CoO 6 (O Co ) и соединяет CoO 6 и GaO 4 (O Ga ).Конфигурация с промежуточным спином на 0,93  эВ на формульную единицу более стабильна, чем конфигурация с низким спином O h -подобная симметрия, благоприятствующая диамагнитному основному состоянию с низким спином (LS) Co 3+ с шестью электронами на орбиталях t 2g и пустых состояниях e g 27,28 . В SGC браунмиллерита две из шести окружающих единиц CoO 6 заменены GaO 4 , что снижает симметрию O h до D 4h (рис.1с). В результате вырождение обеих орбиталей t 2g и e g нарушается (рис. 1г), стабилизируя основное состояние Co 3+ в промежуточном спине (IS, t 2g 5 e g 1 ) конфигурация 29 , как показано расчетами электронной структуры (рис. 1d и дополнительный рисунок 1) и подтверждено измерениями намагниченности (дополнительный рисунок 2). Стабилизация IS-Co 3+ имеет решающее значение для активности OER, поскольку заполнение e g заполнением Co 3+ увеличивается от теоретически нулевого в состоянии LS до приближения к оптимальному значению ~1.2 для OER катализатора 30,31,32 . Кроме того, эффект Яна-Теллера, вызванный IS-Co 3+ , удлиняет связи Co–O вдоль направления [010] (2,26 Å против 1,97 Å для связей Co–O вдоль плоскости (010)), поднимая соответствующие кислородные p- состояние к уровню Ферми (зеленая область на рис. 1г). Оба эти эффекта положительно влияют на эффективность ООР 32,33,34 . Используя метод вычислительного водородного электрода 35 , активность двух кобальтсодержащих оксидов браунмиллерита, SGC и Sr 2 AlCoO 5 (SAC), была предсказана вблизи оптимума катализаторов OER (дополнительные рис.3 и 4). В полном соответствии с этой теоретической картиной, SGC и SAC продемонстрировали удивительно высокую активность OER в щелочном растворе (0,1 M KOH, pH 13, дополнительная рис. 5). В частности, перенапряжение (η) SGC при плотности тока 500 мкА·см −2 оксида (нормированное к площади поверхности оксида по измерениям Брунауэра–Эммета–Теллера, БЭТ) составило 0,33 В, измеренное с помощью стеклообразного углеродный вращающийся дисковый электрод (GC-RDE), который был ниже, чем у некоторых перовскитных катализаторов (0.35–0,41 В) 36 и сравним с двойным перовскитом (0,29–0,33 В) и недавно опубликованным катализатором CaCu 3 Fe 4 O 12 (0,31 В, подробности см. В дополнительных рисунках 6 и 7) 32,33,34 .

Высокая OER-активность SGC сохранялась при измерении в рН-нейтральном растворе, смеси 0,4 М NaH 2 PO 4 и 0,6 М Na 2 SO 4 с pH, доведенным до 7,0 путем необходимое количество NaOH. Из-за ограниченных литературных данных об активности OER в нейтральных растворах мы также измерили производительность катализатора золотого стандарта, IrO 2, , и тщательно сравнили его с SGC.На вольтамперограмме с линейной разверткой SGC демонстрировал более раннее начало потенциала и более высокую плотность тока, чем коммерческий IrO 2 , в отношении реакции выделения кислорода (рис. 2а). При плотности тока 50 мкА·см -2 оксида для SGC требовалось η 0,30 В, что было на 0,07 В и примерно на 0,18 В ниже, чем у IrO 2 и недавно открытого оксигидроксидного катализатора NiCoFeP . 37 соответственно. График Тафеля SGC и IrO 2 с поправкой на инфракрасное излучение дополнительно подтвердил более высокую внутреннюю OER-активность SGC во всем измеренном диапазоне потенциалов (рис.2б). Подогнанная тафелевская крутизна составила 75 мВ·декада −1 для SGC и 87 мВ·декада −1 для IrO 2 , тогда как плотность тока обмена SGC составила 5,5 × 10 –6 мА·см . 2 оксид , примерно в два раза выше, чем у IrO 2 (2,5 × 10 -6 мА·см -2 оксид ). Используя эти результаты, собственная активность SGC примерно в 7,8–18,3 раза превышает активность IrO 2 при приложенном потенциале 1,53–1.73 В против РВЭ, а массовая активность в 2,0–4,8 раза больше, чем у IrO 2 . На дополнительном рисунке 8 характеристики OER, зарегистрированные в электролите 0,1 M KHCO 3 , показали лишь незначительное различие с характеристиками в растворе NaH 2 PO 4 / Na 2 SO 4 , что еще раз демонстрирует изначально высокий OER. активность SGC в нейтральных условиях, а не чувствительность к выбору электролита.

Рис. 2

Характеристики Sr 2 GaCoO 5 по отношению к выделению кислорода при нейтральном pH. a Вольтамперограмма с линейной разверткой Sr 2 GaCoO 5 , коммерческого IrO 2 и бланкового электрода только со стеклоуглеродом и чернилами. Все плотности тока нормализованы на основе площади поверхности, измеренной методом Брунауэра–Эммета–Теллера, 8,4 м 2 ·г −1 для Sr 2 GaCoO 5 и 32,0 м 2 −5 г 1 для IrO 2 . Ток для холостого электрода был нормирован на площадь поверхности Sr 2 GaCoO 5 , загруженного на электрод. b Тафельский участок Sr 2 GaCoO 5 и коммерческий IrO 2 . Данные соответствуют уравнению \(i = i_0{\mathrm{exp}}[\alpha \left({V — V_0} \right)]\), где \(i_0\) — предэкспоненциальный множитель и V 0 – равновесное напряжение. c Циклическая вольтамперометрия Sr 2 GaCoO 5 . Никаких заметных изменений не наблюдалось в течение 200 повторных сканирований. d Гальваностатические эксперименты при постоянной плотности тока.Перенапряжения при постоянных плотностях тока 20, 50 и 100 мкА·см −2 оксид стабилизировались на уровне 0,28, 0,30 и 0,32 В соответственно. e Потенциостатические эксперименты при постоянном напряжении. Сохранение емкости после пяти часов работы составило 94–96 %. f Сравнение перенапряжений для Sr 2 GaCoO 5 , Sr 2 AlCoO 5 и IrO 2 при одинаковых плотностях тока в растворах pH 3 0 9 OER 1 0 0 3 и pH 0 03 была весьма устойчива к длительной эксплуатации, что было показано при циклической вольтамперометрии (ЦВА), гальваностатическом и потенциостатическом тестах (рис.2г–е). Плотность тока при 1,65 В по сравнению с RHE была измерена при 1,7 мА/см 2 оксида с сохранением после пяти часов работы на уровне 96%, демонстрируя превосходную стабильность для обеспечения высокого тока при умеренных перенапряжениях.

Сравнение результатов pH 7 и pH 13 показало, что характеристики OER SGC практически не зависят от значения pH электролита. При плотностях тока не выше 100 мкА·см −2 оксид перенапряжение в растворе с рН 7 было всего 0.на 01–0,02 В выше, чем при рН 13 (рис. 2е). Для сравнения, η IrO -2- при рН 7 на 0,05–0,07 В выше, чем при рН 13 в том же диапазоне плотностей тока. Даже при плотности тока 500 мкА·см -2 оксида (10,5 мА·см -2 гео ) измеренное значение η СГК было всего на 0,04 В выше в растворе с рН 7. Эта слабая зависимость η от pH редко наблюдалась в других перовскитных катализаторах. Например, для перовскита Ba 0 . 5 Ср 0 . 5 Ко 0 . 8 Fe 0 . 2 O 3-δ , LaMO 3 (M=Mn, Fe, Co и Ni) и двойной перовскит PrBaCo 2 O 5+δ , активность OER сильно снижена из-за вредных растворение катионов в нейтральном рН даже при плотности тока до 5 мкА·см −2 оксид 13 , что приводит к увеличению η более чем на 0,1–0,3 В по сравнению с таковым в щелочных условиях 13, 38 .Как Цудзи и др. сообщалось, что на OER-активность Ca 2 FeCoO 5 типа браунмиллерита сильно влияла концентрация раствора KOH 25 . Другой оксид браунмиллерита, изученный в настоящей работе, SAC, имел перенапряжение, увеличенное на ~0,03 В при нейтральном pH при низких плотностях тока, но показал значительное увеличение η при 100 мкА·см −2 оксид (рис. 2е). и дополнительные рисунки 9–11), которые свидетельствовали о серьезном ухудшении производительности при средней и высокой плотности тока.Следовательно, наблюдаемая слабая зависимость η от pH должна быть связана как со структурой браунмиллерита, так и с уникальным составом SGC.

Хотя установка GC-RDE позволила нам твердо установить внутреннюю активность и стабильность SGC в отношении выделения кислорода в нейтральном растворе, мы также оценили потенциал использования SGC для практического применения. Для этого мы капнули чернила катализатора на электрод из копировальной бумаги и измерили производительность в установке с тремя электродами. Для загрузки катализатора 1 мг·см −2 geo измеренное перенапряжение равнялось 0.38 В при плотности тока 10 мА·см −2 geo и практически не изменился при тестировании 72 ч (дополнительный рис. 12). Из-за сопротивления массопереносу в пористом электроде это значение было примерно на 0,05   В выше, чем оценка, полученная по измерениям GC-RDE. Увеличение нагрузки эффективно уменьшало перенапряжение при той же плотности тока. При нагрузке 3 мг·см −2 geo 37 перенапряжение уменьшилось до 0,35 В, всего 0.02 В выше, чем у оксигидроксидного катализатора NiCoFeP. Даже при высокой плотности тока 100 мА·см −2 geo напряжения оставались очень стабильными с увеличением менее чем на 0,015 В при испытании в течение 32 часов. В то время как разработка конструкции загрузки и электрода для оптимизации производительности будет оставлена ​​​​на будущее, эти результаты ясно продемонстрировали замечательную производительность SGC в условиях практического применения.

Понимание механизмов

Эти результаты подчеркивают высокую, устойчивую и слабо зависящую от pH способность SGC катализировать выделение кислорода.Чтобы пролить свет на эти наблюдения, мы провели исследования с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS), чтобы изучить влияние операции OER на химическое состояние катионов в SGC. В то время как спектры XPS ясно показали поверхностную адсорбцию гидроксильных групп после замачивания образца в электролите в течение четырех часов или после 100 циклов CV (дополнительный рис. 13), для сигналов Sr, Co и Ga после контакта с водным раствором наблюдалась небольшая разница. электролит см. рис. 3а. Что еще более важно, спектры XPS, собранные на свежей поверхности и после травления Ar + в течение ~ 10 нанометров (16  мин, при скорости травления около 0.5−1 нм/мин 39 ) не продемонстрировали какой-либо заметной разницы в сигналах металлов, что указывает на отсутствие признаков реконструкции поверхности за пределами уровня, обнаруживаемого с помощью XPS, который настраивает химическое состояние активных частиц для активности OER, как это наблюдается в других OER на основе Co. катализаторы 40,41,42,43,44 . Путем интегрирования площади пика Co 2p и Ga 2p количественная разница между содержанием катионов на поверхности и в объеме была оценена как менее 5% (дополнительная рис. 14), что, вероятно, находится в пределах инструментальной точности оценка содержания элементов с помощью XPS-спектров.Таким образом, результаты XPS предполагают, что SGC должен быть химически устойчивым к возможным структурным и составным изменениям, вызванным OER в нейтральных растворах. Напротив, РФЭС-спектры SAC показали уменьшение сигналов Al на поверхности CV-циклированного образца (рис. 3б), что свидетельствует о заметном растворении Al во время операции OER.

Рис. 3

Стабильность структуры и состава Sr 2 GaCoO 5 в условиях выделения кислорода при нейтральном pH. a Результаты рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии для сигналов Sr 3d (слева), Ga 2p (в центре) и Co 2p (справа) в Sr 2 GaCoO 5 . b Результаты рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии для сигналов Sr 3d (слева), Al 2p (в центре) и Co 2p (справа). Каждый рисунок содержит три группы спектров, соответствующих исходному образцу (внизу), образцу, пропитанному электролит в течение четырех часов (в центре) и образец после 100 циклов циклической вольтамперометрии от 1,0 до 1,7 В (вверху). Для каждой группы нижний показывает сигнал от свежей поверхности, а верхний показывает сигнал после распыления Ar + в течение 16 мин. Сигнал Al увеличен в 10 раз для лучшей визуализации. C , D HRTEM Изображения D HRTEM Изображения SR 2 GACOO 5 ( C ) и SR 2 ALCOO 5 ( D ) для первозданного образца и для образца после 100 циклических вольтамперовных сканов от 1,0 до 1,7 В. На вкладыше c показана индексированная выбранная область электронной дифракции. Красной линией отмечена граница между кристаллической и аморфной областями. e Разница в содержании катионов на поверхности и в объеме Sr 2 GaCoO 5 по результатам 10 измерений методом энергодисперсионной спектроскопии. f Разница в содержании катионов на поверхности и в объеме Sr 2 AlCoO 5 по результатам 15 измерений методом энергодисперсионной спектроскопии. Статистическую значимость разницы между пропитанными и циклированными образцами оценивали в тесте на эквивалентность, разработанном как два односторонних t -теста для проверки того, больше ли разница, чем θ, или меньше, чем -θ, где критерий приемлемости θ был выбрано как среднее стандартное отклонение содержания металлов, 2%, для Sr 2 GaCoO 5 .Из-за заведомо большего изменения содержания Sr и Al в образцах Sr 2 AlCoO 5 мы использовали больший критерий приемлемости θ, 5 %, в тесте. Наибольшее значение p при доверительном уровне 95% представлено на графике

. Для дальнейшего изучения влияния операции OER на поверхность и объемную структуру SGC мы исследовали кристаллические структуры с помощью просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения (HRTEM). ). Хорошо закристаллизованная поверхность наблюдалась у только что синтезированных образцов.После 100 циклов CV при нейтральном pH частица оставалась высокой кристалличности с полосами решетки, выходящими на поверхность (рис. 3c и дополнительные изображения на дополнительном рис. 15). На основании энергодисперсионной спектроскопии (EDS) мы обнаружили, что операция OER не вносит заметной разницы в состав поверхности, чем простое замачивание SGC в электролите (рис. 3e и дополнительные таблицы 2–4), в соответствии с XPS. Результаты. Эти результаты подтвердили высокую структурно-композиционную стабильность СГК при эксплуатации ОЭР в нейтральной среде.Напротив, явный аморфный слой, покрывающий кристаллические частицы SAC, наблюдался после CV-циклирования при нейтральном pH (рис. 3d). В соответствии с результатами XPS, показанными на рис. 3c, d, EDS показала статистически значимое снижение количества Al в поверхностном слое (рис. 3f и дополнительные таблицы 5–7), поэтому аморфизация приписывается разрушению, вызванному растворением Al. кристаллической поверхности.

Объединение результатов XPS, HRTEM и EDS позволило получить механистическую картину высоких показателей OER SGC в нейтральном растворе.Из-за присутствия ионов IS-Co 3+ в их структурах браунмиллерита как SGC, так и SAC обладают высокой активностью в отношении выделения кислорода в щелочных растворах. Однако в нейтральных растворах только SGC поддерживает активную кристаллическую поверхность для выделения кислорода, в то время как поверхность SAC подвергается аморфизации, вызванной выщелачиванием алюминия. Следовательно, активность SAC показала заметное ухудшение в нейтральном растворе, особенно в условиях сильного тока, в то время как производительность SGC очень устойчива и почти не зависит от pH.Учитывая композиционное и структурное сходство между SGC и SAC, разница в стабильности объясняется термодинамической движущей силой растворения оксида алюминия и оксида галлия в условиях работы OER при нейтральном pH, на что указывает более широкий диапазон стабильности твердого оксида галлия. на вычислительных диаграммах Пурбе (дополнительные рисунки 16–18). Мы отмечаем, что этот простой аргумент не учитывает сложности, связанные с сосуществованием Sr и Co или кинетикой выщелачивания катионов.Подробная механистическая картина стабильности оксидов браунмиллерита в OER с нейтральным pH должна стать ключевым предметом будущих исследований.

Управляемый солнечным светом CO

2 восстановление

Затем мы продолжили оценку, соединив анод SGC для OER и катод a-Ag для CO 2 R в электролизере без BPM, как показано на дополнительном рисунке 19. Мы использовали a-Ag из-за его высокой селективности в отношении образования CO при умеренном перенапряжении около 0,5 В 45 .Принимая во внимание перенапряжения для обоих электродов, ожидается рабочее напряжение около 2,2 В. Поэтому для эффективного управления электролизом использовался тройной переход GaInP/GaInAs/Ge фотогальванических элементов с напряжением холостого хода 2,51 В. Профиль плотность тока-напряжение (J-V) при комнатной температуре тройного перехода пересекается с кривыми J-V электрохимической системы вблизи точки максимальной мощности преобразования солнечной энергии в электрическую (рис. 4а), что позволяет эффективно преобразование солнечной энергии в электрическую.Для сравнения, при использовании того же солнечного элемента и катода a-Ag, но коммерческого анода IrO 2 для OER, кривые J – V пересекались дальше от точки максимальной мощности при более низких плотностях тока, что приводило к более плохому использованию солнечной энергии для преобразования ( Дополнительный рис. 20).

Рис. 4

Восстановление CO 2 с использованием Sr 2 GaCoO 5 анод для выделения кислорода и катод из анодированного серебра для восстановления CO 2 . a Характеристики плотности тока и напряжения фотогальванического элемента (красный) и электролизера (зеленый).Фотоэлектрические характеристики показаны при освещении стандартным солнечным светом AM 1,5G и интенсивностью 100 мВт·см -2 (1 солнце), точка максимальной мощности отмечена черной точкой. Вычисленное пересечение показано черным крестом. b Фарадеевская эффективность, плотность солнечного тока и эффективность STF CO для общей работы 19 ч. Колебания STF CO были в основном связаны с изменением фарадеевского КПД на целых 4% из-за чувствительной селективности по CO в зависимости от потенциала, подаваемого на a-Ag-катод

Высокая композиционная стабильность SGC в нейтральном растворе снижала возможное загрязнение ионами металлов CO 2 — восстановительный катод, обеспечивающий устойчивую работу без обязательного обновления электролита в течение длительного периода времени.Таким образом, мы провели электролиз в течение 19 часов, что является самым продолжительным периодом работы при восстановлении CO 2 под действием солнечного света и намного превышает время, когда для OER используют катализаторы, не содержащие благородных металлов, в растворах с нейтральным pH 7 ,37 . Интегрированная система обеспечивала почти постоянную плотность тока 11,9 мА·см -2 при среднем напряжении 2,26 В (рис. 4b). Ток и напряжение колебались менее чем на 6% и 3% соответственно, что не только подтверждает стабильную работу устройства без BPM, но и отражает превосходную стабильность обоих электродов в реальных условиях эксплуатации.Путем мониторинга электродного потенциала с использованием эталонного электрода Ag/AgCl среднее перенапряжение без поправки на iR было оценено как 0,56 и 0,37 В на катоде a-Ag и аноде SGC соответственно. Учитывая дополнительное сопротивление массопереносу и омические потери в интегрированном устройстве, оба значения хорошо согласовывались с оценками, полученными на основе измерений полуячеек (дополнительный рис. 21), что указывает на небольшое ухудшение производительности из-за интеграции полуячеек. Для сравнения, устройства, использующие BPM для выделения CO 2 R и OER в растворах с различным значением pH, имели дополнительные потери напряжения порядка 0.2–0,5 В за счет сопротивления БПМ и необходимого перенапряжения для диссоциации воды 8,10 .

Эффективность Фарадея для генерации CO варьировалась от 85% до 89%, а среднее значение за 19-часовой период работы составило 87,2%. Максимальная эффективность преобразования солнечной энергии в CO (STF CO ) составила 14,4%, а среднее значение за 19 часов составило 13,9%. Принимая во внимание как продукты CO, так и H 2 , эффективность STF достигла пикового значения 16,3%, а среднее значение составило 15,6%. Для сравнения, при использовании анода IrO 2 для OER эффективность STF CO составила 9.7%, а эффективность STF составила 10,9% после 5 часов работы, что примерно на 30% меньше, чем у того же устройства с анодом SGC. Используя анод IrO 2 , катод электрода из окисленного золота и солнечный элемент из перовскита, Schreier et al. достигнута эффективность преобразования солнечной энергии в CO 6,5% 4 . Следовательно, мы можем объяснить, что использование солнечного элемента с тройным переходом и катода из a-Ag в текущем исследовании способствовало повышению эффективности на ~ 3%, в то время как использование SGC для OER дополнительно повысило эффективность на ~ 4%. В таблице 1 приведены текущие результаты по сравнению с предыдущими исследованиями устройств для восстановления CO 2 , работающих от солнечного света.По сравнению с другими экспериментальными результатами, STF был улучшен как минимум на 130 % по сравнению с системами, использующими IrO 2 , и на 12 % для устройств на основе BMP, тем самым установив эталонный рекорд для будущих улучшений.

Таблица 1 Сравнение производительности CO 2 восстановительных устройств

Энергетически нейтральное окисление летучих органических соединений с использованием флюоритового катализатора/компактного теплообменника | База данных исследовательских проектов | Исследовательский проект грантополучателя | ОРД

Энергетически нейтральное окисление ЛОС с использованием флюоритового катализатора/компактного теплообменника

Номер контракта Агентства по охране окружающей среды: 68D70030
Название: Энергонейтральное окисление летучих органических соединений с использованием флюоритового катализатора/компактного теплообменника
Исследователи: Дэвис, Кевин А.
Малый бизнес: Международный Реакционный Инжиниринг
Контактное лицо Агентства по охране окружающей среды: Ричардс, апрель
Этап: I
Период проекта: с 1 сентября 1997 г. по 1 марта 1998 г.
Сумма проекта: 70 000 долларов
RFA: Исследования инноваций в малом бизнесе (SBIR) — Фаза I (1997 г.) Текст RFA | Списки получателей
Категория исследований: SBIR — Загрязнение воздуха , Исследования инноваций в малом бизнесе (SBIR) , Качество воздуха и токсичность воздуха

Описание:

Необходимость сокращения содержания озона в городских районах привела к усилению регулирования в отношении прекурсоров озона, а именно летучих органических соединений (ЛОС) и оксидов азота.Однако современные технологии контроля, такие как сжигание и адсорбция на твердых веществах, имеют ряд недостатков для широкого круга производств, выбрасывающих ЛОС. Катализаторы обеспечивают альтернативную стратегию контроля. Недавняя работа Tufts and Reaction Engineering International предполагает, что многообещающей альтернативой может быть использование оксидного катализатора флюоритового типа. Эти катализаторы могут быть очень активными при низких температурах и при использовании в сочетании с новыми достижениями в противоточных теплообменниках могут обеспечить энергонейтральную систему для окисления ЛОС.Целями этого исследования являются: (1) определение того, какие типы ЛОС наиболее эффективно окисляются катализатором, (2) количественная оценка производительности катализатора в зависимости от температуры, (3) определение нижнего предела ЛОС, который можно контролировать. (и измерено) и (4) количественно определить время контакта, необходимое для данной эффективности. Окисление нескольких типов ЛОС будет оцениваться в лабораторном реакторе, и будут проведены предварительные испытания системы катализатор/теплообменник.

Дополнительные ключевые слова:

малый бизнес, СБИР, выбросы в атмосферу, машиностроение, химия. , RFA, научная дисциплина, токсичные вещества, воздух, устойчивая промышленность / бизнес, химическая инженерия, токсические вещества в воздухе, химия окружающей среды, устойчивая окружающая среда, химия, HAPS, летучие органические соединения, технология для устойчивой окружающей среды, тропосферный озон, химия и материаловедение, инженерия, химия , & физика, экологическая инженерия, оксиды азота, Nox, закись азота, контроль, катализаторы, теплообменник, флюоритовый катализатор, окисление летучих органических соединений, оксиды азота (Nox)

Прогресс и окончательные отчеты:

  • Финал
  • Пластик Нейтральный | Catalyst Pet

    Пластик Нейтральный | Катализатор

    Любите своего питомца, измените свою планету

    Наше обещание PlasticNeutral:

    На каждый пакет наполнителя для кошачьих туалетов, проданный через Интернет, мы удаляем еще один из нашей окружающей среды.

    Вот как это работает

    Мера

    Мы идентифицируем объем пластика в каждой SKU/линейке продуктов, как определено Catalyst Pet

    Смещение

    За каждый проданный уникальный предмет rePurpose будет собирать и перерабатывать эквивалентный объем малоценных пластиковых отходов

    Уменьшить

    Разработайте дорожную карту по сокращению использования пластика в цепочке поставок Catalyst Pet и использования первичного пластика в ближайшие 2-5 лет.

    » В Catalyst Pet наши ценности указаны на каждой сумке «Любите своего питомца». Измени свою планету». Наш наполнитель обладает экологичностью переработанной сосны с комкуемостью, контролем запаха и приемистостью, которые требуются потребителям котят и их людям. Наша первая упаковка была на 100% пригодной для вторичной переработки полиэтилена низкой плотности № 4. Мы знаем, что можем повысить экологичность этого Упакуйте дальше. Мы также знаем, что устойчивое развитие — это путь, а не точка во времени. Партнерство с Repurpose Global на PlasticNeutral — это возможность жить в соответствии с нашими ценностями, поднимая нашу экологичность упаковки на новый уровень.Это не будет нашим последним шагом, но это важный прогресс. »

    Джона Левин, CXO

    PlasticNeutral Моментальный снимок проекта

    Активатор смещения:

    Catalyst Pet
    Колорадо, США

    Смещение Разработчик:

    Saahas Zero Waste
    Бангалор, Индия

    2020 — 2021 Цели сокращения:

    Компания Catalyst продолжит производить наполнитель из переработанной сосны.Мы прилагаем все усилия, чтобы расширить наше сообщество, чтобы использовать больше переработанного мусора. Мы также надеемся положительно повлиять на естественные подстилки для приютов и спасателей

    .

    Тип проекта: PlasticNeutral Products
    Дата начала: 5 февраля 2020 г.
    Годовой эффект: Один фунт восстановленного пластика на каждый проданный фунт пластика
    Сайт проекта: Бангалор, Индия

    Вот сколько пластика вы выбрасываете каждый год.

    Узнайте, как стать пластиково-нейтральным уже сегодня.

    rePurpose — это движение сознательных потребителей и компаний, которые стремятся к нейтральности пластика, финансируя удаление пластика из океанов по всему миру.
    Мы помогаем предприятиям взять на себя ответственность за свои пластиковые отходы посредством компенсаций через нашу глобальную сеть воздействия.

    Взаимосвязь между каталитической структурой и каталитическими свойствами

    Комплексы никеля со стерически скученным металлическим центром.Органо-

    металлики 2011,30, 925−934.

    (128) Ван, Х.Ю.; Чжан, Дж.; Мэн, X .; Jin, G. X. Nickel (II)

    Комплексы с β-енаминокетонатохелатными лигандами: синтез,

    Характеристика твердой структуры и реакционная способность при добавлении

    Полимеризация норборнена. Дж. Органомет. хим. 2006,691, 1275−

    1281.

    (129) Песня, Д. П.; Му, HL; Ши, XC; Ли, Ю.Г.; Li, YS.

    Функционализация виниловых полинорборненов путем эффективной

    сополимеризации норборнена с использованием комплексов Ni(II)-Me.J.

    Полим. наук, часть А: Полим. хим. 2012, 50, 562−570.

    (130) Тиан, Г. Л.; Бун, HW; Новак, Б. М. Нейтральный палладий

    Комплексы в качестве катализаторов сополимеризации олефин-метилакрилата:

    Поучительная история. Макромолекулы 2001, 34, 7656-7663.

    (131) Элиа, К.; Эльяшив-Барад, С.; Сен, А .; Лопес-Фернандес, Р.;

    Albeniz, A.C.; Espinet, P. Система на основе палладия для

    полимеризации акрилатов. Объем и механизм.Металлоорганические соединения

    2002,21, 4249-4256.

    (132) Диаманти, С. Дж.; Ханна, В.; Хотта, А .; Ямакава, Д.; Симидзу,

    Ф.; Крамер, Э.Дж.; Фредриксон, GH; Базан Г.С. Синтез сегментов сополимера блока

    , содержащих различные соотношения этилена и 5-

    норборнен-2-илацетата. Варенье. хим. соц. 2004, 126, 10528-10529.

    (133) Диаманти, С. Дж.; Ханна, В.; Хотта, А .; Гроб, RC;

    Ямакава, Д.; Крамер, Э.Дж.; Фредриксон, Г.ЧАС.; Bazan, G.C.

    Конические блок-сополимеры, содержащие этилен и функционализированный сомономер

    . Макромолекулы 2006, 39, 3270-3274.

    (134) Гроб, RC; Диаманти, SJ; Хотта, А .; Ханна, В.; Kramer, E.

    J.; Фредриксон, GH; Bazan, G.C. Псевдо-тетраблок-сополимеры

    с этиленом и функционализированным сомономером. хим. коммун.

    2007, 3550-3552.

    (135) Шнайдер Ю.; Азулай, JD; Гроб, RC; Bazan, GC New

    Полиэтиленовые макроинициаторы и их последующая прививка атомом

    Трансферная радикальная полимеризация.Варенье. хим. соц. 2008,130, 10464−

    10465.

    (136) Schneider, Y.; Линд, Северная Каролина; Крамер, Э.Дж.; Bazan, G.C. Novel

    Эластомеры, полученные прививкой бутилакрилата из полиэтилена

    Макроинициаторные сополимеры. Макромолекулы 2009, 42, 8763-8768.

    (137) Leibfarth, F.A.; Шнайдер, Ю.; Линд, Северная Каролина; Шульц, А .; Луна,

    Б.; Крамер, Э.Дж.; Базан, GC; Hawker, CJ Ketene Functionalized

    Полиэтилен: контроль плотности поперечных связей и свойств материала.

    Дж. Ам. хим. соц. 2010, 132, 14706−14709.

    (138) Schröder, D.L.; Кейм, В .; Зюйдевельд, Массачусетс; Мекинг, С.

    Полимеризация этилена с помощью новых легкодоступных катализаторов на основе

    комплексов никеля (II) и диазена. Макромолекулы 2002,35, 6071-

    6073.

    (139) Qian, Y.L.; Чжао, В .; Хуанг, Дж. Л. Синтез, кристаллическая структура,

    и активность олигомеризации олефинов нейтрального арилникеля (II)

    фосфинового катализатора с 2-оксазолинилфенолато N-O хелатным лигандом.

    Неорг. хим. коммун. 2004,7, 459-461.

    (140) Чжао, В.; Цянь, Ю.Л.; Хуанг, JL; Duan, J. J. Novel Neutral

    Арилникелевые (II) фосфиновые катализаторы, содержащие 2-оксазолинилфенолато

    N-O хелатные лиганды для олигомеризации этилена и димеризации пропилена

    . Дж. Органомет. хим. 2004, 689, 2614-2623.

    (141) Баттен, М.П.; Канти, AJ; Кавелл, К.Дж.; Рютер, Т .; Скелтон, Б.

    В.; Уайт, А. Х. Синтез комплексов никеля (II), содержащих

    нейтральных N, N- и анионных N, O-бидентатных лигандов, и их

    поведение в качестве катализаторов роста цепи; Структурная характеристика комплексов

    , содержащих (mim)2CO, mimCO2

    − и mimCPh3O−

    (mim = 1-метилимидазол-2-ил).неорг. Чим. Acta 2006,359, 1710−

    1724.

    (142) Brasse, M.; Кампора, Дж.; Пальма, П.; Альварес, Э.; Круз, В.;

    Рамос, Дж.; Reyes, ML. N-оксид 2-иминопиридина никеля (PymNox)

    Комплексы: катионные аналоги нейтральных

    катализаторов полимеризации этилена на основе салицилальдимината. Металлоорганические соединения 2008, 27, 4711−

    4723.

    (143) Tang, G. R.; Лин, Ю. Дж.; Джин, Г. Х. Виниловая полимеризация норборнена

    моно- и трехъядерными комплексами никеля с

    инданиминовыми лигандами.Дж. Полим. наук, часть А: Полим. хим. 2008,46,

    489−500.

    (144) Sun, WH; Чжан, В .; Гао, Т.Л.; Тан, XB; Чен, Л.Ю.; Ли,

    Ю.; Jin, X.L. Синтез и характеристика комплексов никеля на основе N-(2-пиридил)-

    бензамида и их активность в отношении олигомеризации этилена

    . Дж. Органомет. хим. 2004, 689, 917–929.

    (145) Шим, К.Б.; Ким, Ю.Х.; Ли, Б.Ю.; Шин, Д.М.; Chung, Y.K.

    Комплексы N-(2-бензоилфенил)бензамидо никеля (II) и полимеризационная реакционная способность.Дж. Органомет. хим. 2003,675,72−76.

    (146) Шим, К.Б.; Ким, Ю.Х.; Ли, Б.Ю.; Донг, Ю .; Yun, H. 2-

    Комплексы (алкилиденамино)бензоато никеля (II): активные катализаторы

    для полимеризации этилена. Металлоорганика 2003, 22, 4272−4280.

    (147) Ли, Дж. Т.; Гао, Т.Л.; Чжан, В .; Sun, WH Synthesis and

    Характеристика 2-имино-индол-никелевых комплексов и их исследование олигомеризации

    этилена. неорг. хим. коммун. 2003,6,

    1372−1374.

    (148) Wiencko, H.L.; Когут, Э.; Уоррен, Т. Х. Нейтральные β-

    дикетиминато никеля (II) моноалкильные комплексы. неорг. Чим. Acta

    2003,345, 199−208.

    (149) Когут Е.; Целлер, А .; Уоррен, Т. Х.; Strassner, T. Структура и

    Динамика нейтральных β-H агностических алкилов никеля: комбинированное

    экспериментальное и теоретическое исследование. Варенье. хим. соц. 2004,126,

    11984−11994.

    (150) Lee, B.Y.; Бу, XH; Базан, Г.К. Пиридинкарбоксамидато-

    Комплексы никеля (II).Металлоорганика 2001, 20, 5425−5431.

    (151) Кейм, В.; Аппель, Р.; Сторек, А .; Крюгер, К.; Goddard, R.

    Новые комплексы никеля и палладия с аминобис(имино)-

    фосфорановыми лигандами для полимеризации этилена. Ангью.

    Chem., Int. Эд. англ. 1981, 20, 116−117.

    (152) Keim, W. Гидриды никеля: катализ в олигомеризации и

    реакции полимеризации олефинов. Аня. Н. Я. акад. науч. 1983,415,

    191-200.

    (153) Мёринг, В.М.; Финк, Г. Новая полимеризация α-олефинов

    с каталитической системой никель/аминобис(имино)фосфоран.

    Анжю. хим., межд. Эд. англ. 1985, 24, 1001-1003.

    (154) Шуббе Р.; Ангермунд, К.; Финк, Г.; Goddard, R. Struktur

    Der Aktiven Spezies Und Erklärung Des Wanderungsmechanismus Bei

    Der 2,Ω-полимеризация на фоне α-олефинов. макромол. хим. физ. 1995,

    196, 467-478.

    (155) Stapleton, R.L.; Чай, Дж. Ф.; Тейлор, Н.Дж.; Collins, S. Этилен

    Полимеризация с использованием дискретных комплексов иминофосфонамида никеля (II)

    . Металлоорганика 2006, 25, 2514−2524.

    (156) Стэплтон, Р. А.; Чай, Дж. Ф.; Нуантаном, А .; Флисак, З .; Неле,

    М.; Циглер, Т .; Ринальди, П.Л.; Соарес, JBP; Коллинз, С. Синтез полиэтилена низкой плотности

    с использованием комплексов иминофосфонамида никеля

    . Макромолекулы 2007,40, 2993-3004.

    (157) Лю, Ф. С.; Гао, Х.Ю.; Песня, К.М.; Чжао, Ю .; Лонг, Дж. М.;

    Чжан Л.; Чжу, Ф. М.; Ву, К. Комплексы нейтрального никеля, образующие хелатные соединения

    Моноамидинатные лиганды: синтезы, характеристики и каталитические свойства

    в отношении олигомеризации этилена и полимеризации норборнена

    . Многогранник 2009, 28, 673−678.

    (158) Ли Ю.С.; Ли, Ю. Р.; Li, X. F. Новые комплексы нейтрального никеля (II)

    , несущие пиррол-иминовые хелатные лиганды: синтез, структура и поведение при полимеризации

    норборнена.Дж. Органомет. хим. 2003,667,

    185-191.

    (159) Трофимчук О. С.; Гуцуляк Д. В.; Кинтеро, К.; Парвез, М .;

    Данилюк, К.Г.; Пирс, Западная Эпоха; Рохас, Р.С. N-арилциано-β-дикетиминат

    Металлилникелевые комплексы: синтез, образование аддуктов и

    Реакционная способность по отношению к этилену. Металлоорганика 2013, 32, 7323−7333.

    (160) Трофимчук О. С.; Галланд, Великобритания; Милани, Массачусетс; Rojas, RS

    Метиловые разветвления в полиэтилене в результате гомополимеризации

    этилена с N-арилциано-β-дикетиминатом Металлилникель-B (C6F5) 3.

    Дж. Полим. наук, часть А: Полим. хим. 2015, 53, 452−458.

    (161) Рачита, М. Дж.; Хафф, Р.Л.; Беннетт, Дж. Л.; Brookhart, M.

    Олигомеризация этилена в разветвленные алкены с использованием нейтральных

    фосфиносульфонамидных комплексов никеля (II). Дж. Полим. наук, часть А:

    Полим. хим. 2000, 38, 4627-4640.

    (162) Кейм, В.; Киллат, С.; Нобиле, CF; Суранна, Г.П.; Энглерт, У .;

    Ван, Р. М.; Мекинг, С .; Шредер Д.Л. Синтез, характеристика

    и каталитическая активность комплексов Pd(II) и Ni(II) с новыми

    циклическими α-дифенилфосфино-кетоиминами.Кристаллическая структура 2,6-

    Chemical Reviews Review

    DOI: 10.1021/cr500370f

    Chem.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *