Catalytic Converter ที่สะอาดเเละคุ้มค่ากว่า

กำลังมีการศึกษาเครื่องฟอกไอเสียเชิงเร่งปฏิกิริยา (catalytic converter) ชนิดใหม่ที่เรียกสั้นๆว่า NSR (NOx Storage Reduction) โดยการทำงานของอุปกรณ์ตัวนี้ เชื้อเพลิงของเครื่องยนต์จะถูกเผาไหม้ในสภาวะที่มีปริมาณก๊าซออกซิเจนสูง (lean) สลับกับสภาวะที่ปริมาณก๊าซออกซิเจนต่ำ (rich) นักวิจัยชาวดัตช์ Karen Scholz เป็นผู้ทำการวิจัย


[ก่อนที่เข้าไปในส่วนของเนื้อหาข่าวที่เหลือ…
เรามาทำความรู้จักกับ catalytic converter (เรียกสั้นๆว่า cat) กันซักนิด เจ้าอุปกรณ์ตัวนี้ทำหน้าที่ลดไอเสียที่เกิดจากการเผาไหม้ไม่สมบูรณ์ของเครื่องยนต์ เห็นได้ในรูปแรกด้านล่าง อุปกรณ์นี้ถือกำเนิดจากแรงกดดันของภาครัฐในสหรัฐอเมริกาที่ต้องการให้รถยนต์ทุกคันที่ผลิตออกมาปลดปล่อยก๊าซพิษต่างๆน้อยลง
วิธีนึงที่สามารถลดการปลดปล่อยก๊าซพิษได้ก็คือ การเผาไหม้เชื้อเพลิงในอัตราส่วนที่พอเหมาะกับอากาศ (อากาศที่เรากำลังพูดถึง คือก๊าซออกซิเจน) อัตราส่วนอากาศต่อเชื้อเพลิง 14.7:1 นั้น เป็นตัวเลขที่ได้รับการยอมรับแล้วว่าจะได้ก๊าซไอเสียที่สะอาดที่สุด ถ้าการเผาไหม้เกิดขึ้นในสภาวะที่อัตรามากกว่า 14.7:1 จะถูกเรียกว่าlean ถ้าต่ำกว่าจะเรียกว่าrich
ก๊าซที่ท่อไอเสียปลดปล่อยออกมาจะเป็นพวก ก๊าซไนโตรเจน คาร์บอนไดออกไซด์ และ ไอน้ำ แต่ก็ยังมีก๊าซอันตรายบางชนิดที่catไม่สามารถกำจัดได้อย่างหมดจด หลงเหลือออกมาในปริมาณไม่มาก เช่น ก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ สารไฮโดรคาร์บอน และ ก๊าซที่เป็นออกไซด์ของไนโตรเจน (NOx) เป็นต้น]


การลดปริมาณของNOxในก๊าซเสียที่เกิดจากการเผาไหม้ในสภาวะlean (ซึ่งเป็นสภาวะการเผาไหม้ที่คุ้มค่าทางเศรษฐกิจที่สุด) เป็นความท้าทายในการออกแบบcat เครื่องcatแบบ3ทาง (3-way catalytic converter) ที่ใช้กันทั่วๆไปจึงไม่เหมาะสมต่อการกำจัดNOx แนวโน้มของการแก้ปัญหาดังกล่าวในปัจจุบันคือการเพิ่มส่วนประกอบเฉพาะที่มีbariumลงไปในเครื่องcat
สำหรับเจ้าอุปกรณ์catตัวใหม่ที่เรียกว่า NSRนี้ เชื้อเพลิงของเครื่องยนต์จะถูกเผาไหม้ในสภาวะleanเป็นช่วงเวลานาน สลับกับสภาวะrichเป็นช่วงระยะเวลาสั้นๆ ในช่วงเวลาของleanนั้น ก๊าซNOxที่เกิดจากการเผาไหม้จะถูกกักเก็บไว้ในbarium พอbariumอิ่มตัว NOxจะถูกปล่อยออกมา แล้วถูกเปลี่ยนไปเป็นก๊าซไนโตรเจนในช่วงระยะเวลาสั้นๆที่เป็นสภาวะrich ตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับปฏิกิริยานี้จะเป็นพลาตินัมหรือแพลเลเดียม ในสภาวะrichนี้ ปริมาณของออกซิเจนจะต่ำ ทำให้ตัวเร่งปฏิกิริยาคืนสภาพเดิม ซึ่งทำให้ปฏิกิริยาเกิดขึ้นได้

การศึกษานี้ทำให้เราเข้าใจกลไกการกักเก็บก๊าซทั้งในช่วงlean และ richมากขึ้น นอกจากนี้ยังมีการศึกษาถึงผลกระทบของปริมาณของก๊าซต่างๆต่อกลไลการกักเก็บ และนาย Scholz ก็สามารถสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของเครื่องcatประเภทนี้ขึ้นมาได้

การวิจัยได้ทำร่วมกับบริษัทอย่าง Engelhard De Meern, Shell, E.P. Controls และ PD&E Automotive Solutions ผลของการวิจัยทำให้เรารู้ว่าเมื่อไหร่การกักเก็บได้อื่มตัวแล้ว และออกแบบได้ว่าเมื่อไหร่ควรจะเพิ่มปริมาณเชื้อเพลิงเพื่อเปลี่ยนจากสภาวะ lean เป็น rich จุดประสงค์คือเพื่อที่จะได้เครื่องcatที่มีความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจกว่า และได้ก๊าซเสียที่สะอาดกว่าเครื่องcatทั่วๆไป

รูปที่สองด้านล่าง เป็นการประยุกต์ใช้หลักการNSRของHonda แม้ว่ากลไกการกักเก็บจะไม่เหมือนกันหมด รถHondaตั้งเป้าไว้ว่ารถที่ใช้เครื่องcatประเภทนี้จะเข้าสู่ตลาดในปี2009

แหล่งข่าว: Netherlands Organization for Scientific Research
URL: http://www.sciencedaily.com/releases/2007/07/070712134929.htm

ข่าววันที่: 17 กรกฎาคม 2550
อ้างอิง: http://auto.howstuffworks.com/catalytic-converter2.htm
http://www.mtec.or.th/Th/news/cool_stuff/cool38.html
http://www.thaidriver.com/PDF_files/no_85/85_siriboon.pdf
http://www.greencarcongress.com/2006/09/honda_previews_.html