पारिस्थितिक प्रौद्योगिकियां: ICE के विषैले निकास "वायलेट सुगंध" में बदल जाते हैं

Adsorbents और उत्प्रेरक, जांच और फिल्टर, टैंक और सिरेमिक छत्ते - रासायनिक कचरे के प्रसंस्करण के लिए एक पूरे मिनी-उद्यम एक हाइड्रोकार्बन ईंधन द्वारा संचालित आधुनिक कार के हुड के नीचे छिपा हुआ है। आज हम तेजी से बदलते पर्यावरण मानकों की आवश्यकताओं के अनुसार बनाई गई प्रौद्योगिकियों के विषय पर संपर्क करेंगे, हम समझेंगे कि आंतरिक दहन इंजनों के विषाक्त निकास को कैसे बेअसर किया जाता है और मौजूदा वैश्विक रुझानों को ध्यान में रखते हुए कार बाजार के इस क्षेत्र की उत्तरजीविता संभावनाओं का आकलन करने का प्रयास करें।



पिछले साल के अंत में, जर्मन सरकार ने घोषणा की कि 2050 तक आंतरिक दहन इंजन वाली कोई कार नहीं होगी, जो जल्द ही देश के लिए ZEV (ज़ीरो-एमिशन व्हीकल) अंतर्राष्ट्रीय गठबंधन में शामिल होने का एक कारण बन गया, जिसका महत्वाकांक्षी लक्ष्य ग्रीनहाउस उत्सर्जन को कम करना है ग्रहीय पैमाने पर गैसें। और हाइड्रोकार्बन ईंधन पर कार निर्माताओं के लिए, यह एक स्पष्ट चुनौती से अधिक है जो स्पष्ट रूप से अस्तित्व के लिए महत्वपूर्ण प्राथमिकता को परिभाषित करता है - कार उत्सर्जन की विषाक्तता को कम करने के लिए प्रभावी साधनों का विकास।

और क्यों, वास्तव में, निकास गैसों को बेअसर करने के लिए - आप पूछते हैं? जहां तक ​​हम स्कूल रसायन विज्ञान पाठ्यक्रम से जानते हैं, कार्बन डाइऑक्साइड और पानी किसी भी कार्बनिक ईंधन के दहन के परिणामस्वरूप बनते हैं। लेकिन कार्बन डाइऑक्साइड आईसीई कक्ष में होने वाली प्रतिक्रिया के सबसे खतरनाक उत्पाद से दूर है। सबसे पहले: ईंधन पूरी तरह से जलता नहीं है, और दहन प्रक्रिया एक बहुत ही विषैले पदार्थ - कार्बन मोनोऑक्साइड (सीओ) के गठन के साथ होती है और, साथ ही, हाइड्रोकार्बन के बड़े वॉल्यूम जो अंत तक जलाए नहीं जाते हैं (अरफास से पैराफिन तक)। दूसरे, हवा से नाइट्रोजन (एन 2) और गैसोलीन - सल्फर, आदि में मौजूद अशुद्धियां दहन प्रक्रिया में सक्रिय रूप से शामिल होती हैं। बदले में, नाइट्रोजन ऑक्साइड (एनओएक्स) के उत्सर्जन के कारण एसिड रेन, स्मॉग और ओजोन छिद्र आज हर जगह बनते हैं।मानव स्वास्थ्य के लिए कोई कम खतरनाक नहीं है और सभी जीवित चीजें सल्फर यौगिकों वाले उत्पादों द्वारा दहन कर रही हैं। यहां, हम ध्यान दें कि संयुक्त राज्य अमेरिका में, समस्या के खिलाफ लड़ाई में विशेष ध्यान निकास गैसों में NOx की एकाग्रता पर केंद्रित है, जो कुख्यात कैलिफोर्निया फोटोकैमिक स्मॉग के प्रभाव में सूर्य के प्रकाश के अपघटन से उत्पन्न होता है।

उत्प्रेरक कन्वर्टर

जैसा कि आप जानते हैं, फिर से स्कूल के पाठ्यक्रम से, उत्प्रेरक पदार्थ हैं जो रासायनिक प्रतिक्रियाओं को तेज करते हैं, लेकिन उनमें प्रवेश नहीं करते हैं। उत्कृष्ट धातु एक उत्कृष्ट उदाहरण के रूप में काम कर सकती है। पैलेडियम (Pd), प्लैटिनम (Pt) और रोडियाम (Rh) की संरचना के साथ तीन-घटक उत्प्रेरक कनवर्टर एक पतली परत के साथ सिरेमिक मधुकोश को कवर करता है। इसके अलावा, ऐसी कोशिकाओं के कोटिंग का कुल सतह क्षेत्र औसतन 20,000 वर्ग मीटर तक है। (!) ऐसा प्रभावशाली क्षेत्र महान धातुओं के साथ निकास गैसों के संपर्क में सुधार करने में मदद करता है, जो प्रति एक कनवर्टर में केवल 2-3 ग्राम लेता है। एक कनवर्टर के साथ एक इकाई कार्बन मोनोऑक्साइड के अवशेषों को जलाती है और कार्बन डाइऑक्साइड और पानी के लिए असंतुलित हाइड्रोकार्बन के हिस्से को विघटित करती है। वायुमंडलीय नाइट्रोजन के लिए हानिकारक NOx आक्साइड रोडियाम को बहाल करते हैं।

उत्प्रेरक कनवर्टर का काम करने का तापमान 400-800 डिग्री सेल्सियस है, इसलिए यूनिट डिजाइन के आंतरिक टुकड़े थर्मली स्थिर सिरेमिक - सिलिकॉन कार्बाइड या कॉर्डिएराइट से बने होते हैं। इंजीनियरों द्वारा लगातार सामना की जाने वाली समस्या कनवर्टर के इष्टतम स्थान का निर्धारण करती है। तथ्य यह है कि ऑपरेटिंग तापमान शासन तक पहुंचने के लिए, उत्तरार्द्ध को कुछ समय की आवश्यकता होती है, और एक ठंडा मोटर वातावरण में व्यावहारिक रूप से अनुपचारित मिश्रण का उत्सर्जन करता है। सवाल यह है कि क्या कनवर्टर को मोटर के करीब रखा जाए, जहां यह तेजी से गर्म होगा, या मफलर के करीब होगा, जहां डिवाइस अधिक कोमल तापमान शासन में काम करेगा।

अधिकांश आधुनिक कारें तटस्थ प्रणाली से सुसज्जित हैं, और इस संबंध में, आपको कार को सूखे घास के साथ एक लॉन पर नहीं छोड़ना चाहिए - कनवर्टर आवास, एक यात्रा के बाद गरम, अच्छी तरह से आक्रामक परिणामों के साथ घास की सूजन का कारण बन सकता है। रस्सा विधि द्वारा इंजन को शुरू करना भी उचित नहीं है, क्योंकि इससे सिरेमिक कोशिकाओं के विनाश के साथ-साथ कनवर्टर में प्रवेश करने के लिए ईंधन हो सकता है, बाद में विस्फोट हो सकता है।

नाइट्रोजन ऑक्साइड का सोखना

LNT कनवर्टर (लीन नोक्स ट्रैप) डीजल इंजनों की निकास गैसों में नाइट्रोजन ऑक्साइड से निपटने के लिए डिज़ाइन की गई आधुनिक प्रणालियों का एक उदाहरण है। आवास में आक्साइड के संचय को एक सोखना - बेरियम ऑक्साइड या अन्य द्वारा सुगम किया जाता है। फिलहाल जब कनवर्टर पूरी तरह से भर जाता है, तो कंप्यूटर दहन कक्षों में प्रवेश करने वाले वायु-ईंधन मिश्रण को समृद्ध करने के लिए एक कमांड देता है। पहली नज़र में, यह पागल है, क्योंकि एक मिश्रण जिसमें बहुत अधिक गैसोलीन होता है और थोड़ी सी हवा तेजी से विषाक्त कार्बन मोनोऑक्साइड की एकाग्रता को निकास में बढ़ा देती है। वास्तव में, सब कुछ थोड़ा अलग परिदृश्य में आगे बढ़ता है: एलएनटी कनवर्टर के अंदर, कार्बन मोनोऑक्साइड नाइट्रोजन ऑक्साइड के साथ प्रतिक्रिया करता है, उन्हें पूरी तरह से हानिरहित आणविक नाइट्रोजन एन 2 और सशर्त रूप से हानिरहित कार्बन डाइऑक्साइड को विघटित करता है। फिलहाल जब कनवर्टर NOx से पूरी तरह से साफ हो जाता है, तो इंजन वापस सामान्य ऑपरेशन में चला जाता है।जैसा कि आप समझते हैं, समय-समय पर मिश्रण को फिर से समृद्ध करने के अर्थशास्त्र के बारे में बात करना असत्य होगा, लेकिन अगर हम एक स्वच्छ पर्यावरण के रूप में इस तरह की प्राथमिकता के बारे में बात कर रहे हैं, तो इन घटकों को कार्य चक्र में शामिल करना उचित है।

एक लैम्ब्डा जांच क्या है

प्रभावी न्यूट्रलाइजेशन का मतलब एक इष्टतम ऑक्सीजन सांद्रता है। यदि मिश्रण अत्यधिक नष्ट हो जाता है, यानी प्रचलित हवा के कारण ईंधन की कमी होती है, तो निकास गैसों में एनओएक्स की एकाग्रता बढ़ जाती है। इन परिस्थितियों में मिश्रण का संवर्धन ईंधन के पूरी तरह से जलने के साथ नहीं होगा, और निकास में कार्बन मोनोऑक्साइड और गैर-ऑक्सीडाइज्ड हाइड्रोकार्बन की एकाग्रता में वृद्धि होगी। इष्टतम ऑक्सीजन संतुलन बनाए रखने के लिए, एक लैम्ब्डा जांच का उपयोग किया जाता है - एक सेंसर जो इंजन के निकास कई गुना में ऑक्सीजन के स्तर की निगरानी करता है।

यदि अतिरिक्त वायु का गुणांक, जो मिश्रण λ> 1 की मात्रा के लिए हवा की मात्रा का अनुपात है, तो मिश्रण "गरीब" है, अगर λ <1 - समृद्ध है। लैम्ब्डा जांच एक प्रकार का ईंधन सेल है जिसमें प्लैटिनम इलेक्ट्रोड के साथ जिरकोनिया इलेक्ट्रोलाइट होता है। सेंसर इलेक्ट्रोड में से एक बाहरी हवा के साथ एक ऑक्सीकरण एजेंट (ऑक्सीजन) के साथ संचार करता है, और दूसरा इलेक्ट्रोड निकास गैसों के साथ। सेल के लिए "ईंधन" गैस रहित है। जब मिश्रण को समृद्ध किया जाता है, तो सेंसर में वोल्टेज बढ़ जाता है, जो मिश्रण को खराब करने के लिए एक कमांड देने के लिए कंप्यूटर को एक संकेत के रूप में कार्य करता है।


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नाइट्रोजन बहुत निष्क्रिय है, और इसके लिए वांछित प्रतिक्रिया में प्रवेश करने के लिए, इसे या तो दृढ़ता से संकुचित किया जाना चाहिए या गर्म किया जाना चाहिए। डीजल इंजन के सिलेंडर में पहली और दूसरी दोनों शर्तें पूरी होती हैं (गैसोलीन इकाइयों के लिए यह प्रासंगिक नहीं है, क्योंकि संपीड़न अनुपात बहुत कम है)। सिलेंडर में तापमान कम करने से, निकास में नाइट्रोजन ऑक्साइड की एकाग्रता को कम करना संभव है। ईजीआर एग्जॉस्ट गैस रीसर्क्युलेशन सिस्टम इस फ़ंक्शन को संभालता है, जिसके पहले संशोधनों को 1970 के दशक में संयुक्त राज्य अमेरिका में डीजल माल परिवहन पर वापस स्थापित किया गया था। एक विशेष वाल्व का उपयोग करके, निकास गैसों को निकास हवा के साथ मिलाया जाता है और सिलेंडर में वापस भेजा जाता है। निष्क्रिय गैसें मिश्रण के दहन के साथ गर्मी का हिस्सा होती हैं, जिसके परिणामस्वरूप दहन कक्ष में तापमान कम हो जाता है।

यूरिया इंजेक्शन

जब पर्यावरण मानक अपने आप में आते हैं, तो यूरिया बचाव में आता है। नाइट्रोजन ऑक्साइड अमोनिया (NH3) के साथ प्रतिक्रिया करके आणविक नाइट्रोजन के लिए उत्कृष्ट रूप से कम हो जाते हैं। एक और बात यह है कि आप जहरीली गैस को बोर्ड पर स्टोर नहीं कर सकते। अमोनिया के भंडारण के विकल्प के रूप में, रासायनिक इंजीनियरों ने यूरिया ((NH2) 2CO) के उपयोग का प्रस्ताव किया, जो कि वाहन के निकास पथ में अलग-अलग भागों में इंजेक्ट किया गया था। निकास गैसों के साथ "अग्रानुक्रम" में, यूरिया एक विशेष न्यूट्रलाइज़र में प्रवेश करती है, जहां इसे अमोनिया में बदल दिया जाता है, जो कि नाइट्रोजन और पानी में NOx के अपघटन के लिए आवश्यक है। वर्णित तकनीक को चयनात्मक उत्प्रेरक कमी SCR (चयनात्मक उत्प्रेरक कमी) कहा जाता है, और इस तकनीक में शब्द "यूरिया", जो हमारी सुनवाई के लिए असुविधाजनक था, को स्थानापन्न AdBlue द्वारा बदल दिया गया था। यद्यपि, यदि आप देखें, तो AdBlue सिर्फ 32 है,आसुत जल में 5% शुद्ध (NH2) 2CO।

जैसा कि आप देख सकते हैं, रासायनिक उद्योग की पूरी दिशा बनाने में पर्यावरणीय मानकों का एक शक्तिशाली प्रोत्साहन बन गया है, और यूरिया डीजल इंजनों के मालिकों को डीजल ईंधन और एडब्लू के साथ कार को फिर से ईंधन देना पड़ता है, जिसका उपभोग बहुत ही ध्यान देने योग्य होता है और ईंधन की मात्रा का 6% उपयोग करता है।


_{निकास गैसों के हिस्से के सिलेंडर में लौटने से पहले, इसे ठंडा किया जाना चाहिए, जिसके लिए एक तरल शीतलन सर्किट और एक वायु सर्किट दोनों का उपयोग किया जा सकता है, या दोनों एक ही बार में। चित्रण स्कैनिया ट्रक रीसाइक्लिंग प्रणाली को दर्शाता है।}

डीजल कण फिल्टर

स्वीकृत मानकों के लिए तटस्थकरण के लिए न केवल निकास गैसों के गैसीय मिश्रण की आवश्यकता होती है, बल्कि ठोस कण भी होते हैं। यह कालिख के ऐसे सूक्ष्म कण हैं, जिनका आकार 10 से 1 माइक्रोन तक होता है, जिन्हें ओवरलोडेड कामाज़ ट्रकों के त्वरण के दौरान बाहर निकाल दिया जाता है, जो हम सभी को अच्छी तरह से ज्ञात हैं। एक परिचित नजारा। कोई "हीलिंग" प्रभाव की कल्पना कर सकता है कि यह तीव्र रूप से प्रस्फुटित धुआं हमारे फेफड़ों पर है। एनओएक्स की तरह निकास में सूत, मुख्य रूप से डीजल इंजन के लिए एक समस्या है, क्योंकि डीजल ईंधन तेल का एक बड़ा हिस्सा है जिसमें असंतृप्त यौगिक होते हैं। यह इस तथ्य में योगदान देता है कि डीजल ईंधन में कार्बन की एकाग्रता गैसोलीन की तुलना में अधिक है, जिसका अर्थ है कि दहन के दौरान अधिक कालिख उत्सर्जित होगी।

समस्या का सामना करने के लिए उच्च तापमान सिरेमिक के प्रतिरोधी की अनुमति देता है। यह इस तरह काम करता है। एक निश्चित बिंदु तक, विशेष सिरेमिक फिल्टर DPF (डीज़ल पार्टिकुलेट फ़िल्टर) adsorb को निकास गैसों से भिगोते हैं, और एक निश्चित सीमा तक संचय के बाद, इंजन को एक विशेष ऑपरेटिंग मोड में स्विच किया जाता है, जिसमें निकास प्रणाली में गैसों का तापमान तेजी से 600 ° C तक बढ़ जाता है, जो उपलब्ध सिस्टम को ध्यान में रखते हुए बढ़ जाता है। ऑक्सीजन कालिख को ऑक्सीकरण करने की अनुमति देता है, और फिर निकास पाइप के माध्यम से बाहर लाया जाता है। उच्च तापमान के हानिकारक प्रभावों के लिए डीपीएफ को उजागर नहीं करने के लिए, कुछ निर्माता प्लैटिनम की एक पतली परत के साथ इसकी सिरेमिक सतह को कोट करते हैं, जो उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है। PSA इंजीनियरों (Peuqeot-Citro )n) ने डीजल ईंधन के लिए सीरियम (Ce) एडिटिव्स जोड़ने का प्रस्ताव रखा,जो कालिख ऑक्सीकरण के तापमान को 450 ° C तक कम कर देता है। और यह निकास गैसों के सामान्य तापमान के साथ काफी तुलनीय है। उन देशों में जहां यूरो -5 मानक संचालित होते हैं, 2011 से सभी डीजल वाहनों पर डीपीएफ फ़िल्टर स्थापित किए गए हैं।

लो-वोल्टेज हाइब्रिड यह

लगातार बढ़ते तकनीकी मानकों के ढांचे में मौजूदा तकनीकी समाधानों को निचोड़ने के लिए हाइड्रोकार्बन-संचालित इंजन वाले वाहनों के मालिकों के लिए तेजी से मुश्किल होता जा रहा है। वर्तमान रुझान तेजी से हाइब्रिड समाधान के लिए संक्रमण का निर्धारण कर रहे हैं। बॉश द्वारा कम-वोल्टेज हाइब्रिड सर्किट (48 वी) पर आधारित उनमें से एक का प्रस्ताव किया गया था। और बहुत निकट भविष्य में इस तरह के लो-वोल्टेज सिस्टम कई मौजूदा कार मॉडल को "हाइब्रिड" करने की अनुमति देगा।

पर्यावरणीय प्रभाव के दृष्टिकोण से इंजीनियरों द्वारा प्रस्तावित नवाचारों के आकर्षण के बावजूद, आंतरिक दहन इंजन की अंतिम लागत, और कार, जो खुद को "हरी प्रौद्योगिकियों के साथ बोझ" है, काफी बढ़ रही है। इसलिए, यदि वर्णित प्रवृत्ति जारी रहती है, तो निकट भविष्य में इलेक्ट्रिक वाहनों के बुनियादी ढांचे के लोकप्रियकरण और सुधार की पृष्ठभूमि के खिलाफ आंतरिक दहन इंजन का उपयोग बस अप्रभावी हो जाएगा।

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Source: https://habr.com/ru/post/hi394073/