Katalizator je uređaj za kontrolu emisija ugrađen u izduvni sistem vozila sa zadatkom da pročisti štetne proizvode sagorevanja pre nego što dospeju u vazduh. Pojavio se na serijskim automobilima tokom sedamdesetih godina, a zaoštravanje propisa o emisijama učinilo ga je praktično obaveznim na svim benzinskim motorima. Bavi se gasovima koje samo sagorevanje ne može izbeći: ugljen-monoksidom, neizgorelim ugljovodonicima i azotnim oksidima. Njegova primena suštinski je promenila kvalitet vazduha u gradovima, pretvarajući izduvnu cev iz glavnog izvora otrovnog zagađenja u znatno čistiji izlaz.
Unutar kućišta od nerđajućeg čelika nalazi se sačasta osnova (monolit), najčešće keramička, premazana tankim slojem koji nosi aktivne plemenite metale. Dok vreli izduvni gasovi prolaze kroz hiljade sitnih kanala, katalizatori podstiču hemijske reakcije a da se pritom sami ne troše. Trostazni katalizator, kakav se koristi na benzinskim automobilima, istovremeno obavlja dva posla: oksidiše ugljen-monoksid i ugljovodonike u ugljen-dioksid i vodu, a azotne okside redukuje nazad u bezopasni azot i kiseonik. Svaki metal ima svoju ulogu — platina i paladijum pokreću reakcije oksidacije, dok rodijum vodi redukciju azotnih oksida.
Da bi trostazne reakcije tekle delotvorno, motor mora da radi vrlo blizu hemijski idealnog odnosa vazduha i goriva, poznatog kao stehiometrijski. Zato katalizator radi u sprezi sa lambda sondama i sistemom za upravljanje motorom, koji neprekidno koriguju smešu kako bi je zadržali u uskom opsegu u kome se istovremeno odvijaju i oksidacija i redukcija. Ako je smeša previše bogata, nedostaje kiseonika za oksidaciju ugljen-monoksida; ako je previše siromašna, redukcija azotnih oksida postaje slaba. Katalizator je stoga jednako deo regulacione petlje motora koliko i pasivni filter.
Ključno ograničenje jeste to što katalizator postaje delotvoran tek kada dostigne radnu temperaturu paljenja, obično između 250 i 400 stepeni Celzijusa. Dok se uređaj ne zagreje, efikasnost pretvaranja je slaba, pa prvih minut-dva nakon hladnog starta nesrazmerno učestvuje u ukupnoj emisiji tokom putovanja. Inženjeri to ublažavaju postavljanjem katalizatora bliže motoru i rešenjima koja ga brzo zagrevaju, ali zagađenje pri hladnom startu ostaje urođena slabost ove tehnologije.
Katalizator je samo jedan element u širem lancu naknadne obrade izduvnih gasova. Dizel motori, koji rade sa siromašnom smešom i ne mogu da koriste trostazni katalizator za azotne okside, oslanjaju se na selektivnu katalitičku redukciju uz aditiv na bazi uree, dok savremeni benzinski motori dodaju i filter čvrstih čestica za zadržavanje čađi. Svi ti sistemi postoje da bi se ispunile norme poput Euro 6. Plemeniti metali u katalizatorima čine ih i metom kradljivaca, a katalizator može da bude otrovan olovnim gorivom ili zagađen sagorevanjem ulja, pa je ispravan motor presudan za njegov dug vek.
- Otrovne izduvne gasove pretvara u manje štetna jedinjenja
- Trostazni katalizator obrađuje CO, ugljovodonike i azotne okside (NOx)
- Koristi katalizatore od platine, paladijuma i rodijuma
- Radi tek kada se zagreje — hladni start zagađuje najviše