三效催化剂

为了消除上述污染物对环境和人体的危害，目前最有效的治理方法是在发动机排气系统中加装催化转化器，对汽车尾气在排放前进行催化转化，其基本原理是通过催化剂的作用，把CO、HC、NOX 分别氧化、还原为对人体健康无害的二氧化碳(CO2)、氮气(N2)和水蒸气(H2O)，在转化过程中，如果催化剂能同时对CO、HC、NOx三种有害物起催化净化作用，这种催化剂就称为三效催化剂(TWC)，而把只能转化CO、HC 的催化剂称为二效催化剂(或称氧化型催化剂)。三效催化剂也称作三元催化剂，二效催化剂也称作二元催化剂。

三效催化剂通常是以贵金属Pt、Rh、和Pd为活性组分，堇青石第一载体，γ-Al2O3为第二载体(活性涂层)，将γ-Al2O3 涂附在熔点达1350℃的堇青石上，并向γ-Al2O3 中加入Ce、La、Ba、Zr等作为改性助剂，它们能增强氧化铝的热稳定性，减少比表面积的损失，并能提高贵金属的分散度，防止金属聚集，还能促进水煤气转化。活性组分是通过浸渍的方法，分散在大比表面积的γ-Al2O3上。至于车用三效催化剂是指内燃机的燃料在燃烧过程中，因多方面原因，造成燃烧不完全，其排气成份有二氧化碳(CO2)、水蒸汽(H2O)、一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化合物(NOX)、铅化合物、硫化合物等。其中一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化合物(NOX)是造成环境污染的三种主要气态污染物。

根据内燃机燃料、混合气形成方式和燃烧模式的不同，传统内燃机分为汽油机和柴油机两类。应用三效催化剂进行排气后处理的汽油机具有排放水平低的优点，但是油耗比柴油机高 20~30%。汽油机热效率低的原因主要是火花点火、火焰传播的燃烧方式是汽油机热效率低的根本原因。同时，这也说明，如果能突破传统汽油机的燃烧模式，汽油机具有很大的节能潜力。

与汽油机相反，柴油机具有较高的热效率，主要原因有以下几点:柴油机压缩比高;采用稀薄燃烧的方式;同时柴油多点自燃，初期放热速度快，燃烧等容度高，循环波动率也比较小。但是柴油机的扩散燃烧模式导致其较高的 NOx和碳烟排放，且 NOx和碳烟排放之间存在此消彼长(trade-off)的关系，难以同时降低。