NOx Katalizörü - Azot Oksit Depolamalı Katalizör

Yüksek sıkıştırma oranına sahip motorlarda azot oksit emisyonları artmaktadır. Direkt enjeksiyonlu katmanlı karışımlı benzinli motorlar da, aşırı fakir karışımla çalışabilmektedir, hava (oksijen) fazlalığıyla çalışan motorlarda, NOx (azot oksit) emisyonları artmaktadır. Klasik üç yollu katalitik konvertörler, azot oksit emisyonlarını azaltmakta yetersiz kalmaktadır. Bu sebeple egzoz sisteminde ilave olarak bir “Azot oksit (NOx) depolamalı katalizör” kullanılır. Bazı dizel araçlarda Azot oksit (NOx) depolamalı katalizör, dizel partikül filtresiyle aynı kutu içerisinde bulunabilir.

Azot oksit kaplamalı katalizörün görevi, azot dioksiti (NO2) depolamaktır. Yapısı, tıpkı oksidasyon katalizörü gibidir.  İçerisinde seramik bir yapı vardır, seramik yapının içinde yüzlerce ince kanal bulunur. Kanalların yüzeyleri katalizör malzemeler (soy metaller) ile kaplıdır, bunlar platin, paladyum, radyum’dur. Farklı olarak bu kaplamada “baryum oksit” de bulunur.

Baryum oksit, azot dioksitin (NO2) depolanmasını sağlar. Baryum oksit ile azot dioksitin reaksiyona girmesi sonucu, Baryum nitrat oluşur ve bu şekilde azot dioksit depolanır. Baryum oksit sadece Azot dioksit ile reaksiyona girebilir, bu sebeple egzoz gazıyla gelen Azot monoksitin (NO) önce oksitlenerek azot dioksite (NO2) dönüşmesi gerekir.

Azot oksit katalizörü, azot dioksiti depolama görevini en verimli şekilde 200 ile 400 ^oC derece sıcaklık arasında yerine getirir. Katalizörün üzerinde bir sıcaklık sensörü bulunur ve sıcaklık sürekli izlenir.

Azot oksit katalizörünün  giriş ve çıkışında birer tane geniş bantlı oksijen sensörü bulunur. Egzoz gazındaki oksijen miktarını ölçerler. Giriş ve çıkıştaki oksijen miktarı  farkının bilinmesiyle rejenerasyon yönetilir.

Azot oksit, baryum oksitle reaksiyona girip, baryum nitrat olarak depolandıkça, azot oksit depolamalı katalizörün kapasitesi giderek azalır. Bu sebeple katalizörün rejenerasyon yapması gerekir.

Rejenerasyon işlemi sırasında, motordaki hava yakıt karışımı zenginleştirilir, ozaman egzozdaki karbon monoksit (CO), hidrokarbon (HC) ve su buharu (H2O) miktarı artar. Bunlar, azot oksiti baryum nitrattan çözer, ayrıştırır. Devamında azot dioksit (NO2) zararsız hale dönüştürülmelidir, bunun için Azot (N) ve Oksijene (O) indirgenmelidir.

Zenginleştirilmiş hava yakıt karışımı sonucu egzoz artan CO, HC ve H2O Emisyonları, Azot dioksitin zararsız hale dönüştürülmesinde kullanılır.

Bu durumda gerçekleşen reaksiyonlar şöyledir:

Azot dioksit (NO2) --> Azota (N2)

Karbon monoksit (CO) --> Karbon dioksite (CO2)

Hidrokarbonlar (HC) --> Suya (H2O) ve Karbon dioksite (CO2) dönüşür. Azot, karbon dioksit ve su zararsız (zehirsiz) maddelerdir ve egzozdan dışarı atılır.

Reaksiyonlar sırasında oluşan az miktarda amonyak (NH3), daha sonra SCR katalizöründe kullanılır.

Dizel araçlarda yakıt içinde bulunan kükürt (S)  sebebiyle, yanma sonucu egzoz gazında kükürt oksitler (SOx)  meydana gelir. Azot oksit depolamalı katalizörün içinde kükürt ürünleri baryum sülfat olarak depolanır. Baryum sülfat, zamanla katalizörün kapasitesini azaltır. Bu durumda baryum sülfatın parçalanması gerekir ve özel bir rejenerasyon işlemi yapılır. Sistemin zarar görmemesi için, kükürt (S) miktarı çok az olan dizel yakıtı kullanılmalıdır.
Üst konu: (Bkz: Katkı Maddesiz Azot Oksit (NOx) İndirgeme SCR Sistemi)
Ana konu: (Bkz: AZOT OKSİT EMİSYONU VE AZOT OKSİT AZALTICI SİSTEMLER)