Détails des transformations chimiques par le catalyseur des gaz d'échappement
Plan de l'article :
Le catalyseur est un dispositif qui n'est pas anodin et qui a été généralisé depuis les années pour réduire les émissions polluantes des voitures. Il agit comme un convertisseur chimique qui transforme certains gaz nocifs en substances moins dangereuses avant qu’ils ne soient rejetés dans l’atmosphère. Installé sur la ligne d’échappement, il profite des températures élevées des gaz pour déclencher des réactions chimiques favorisées par des métaux précieux comme le platine, le palladium et le rhodium. Voici le détails des diverses transformations ...
Quels gaz et substances produisent les moteurs thermiques ?
Les gaz d'échappement traversent les minuscules pores du nid d'abeille du catalyseur, maximisant la surface de contact avec les gaz. Les molécules toxiques vont au contact des métaux rares, induisant leur décomposition en atomes. Ces atomes vont ensuite se recombiner en éléments beaucoup moins dangereux pour la santé. Notez que le catalyseur est souvent situé au même emplacement que le Filtre à particules (FAP) et qu'il y en a un deuxième en amont plus près du moteur.
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Les métaux rares dans les catalyseurs, comme le platine, le palladium et le rhodium, facilitent les réactions chimiques en agissant comme des catalyseurs. Ils offrent une surface sur laquelle les molécules des gaz d'échappement peuvent se fixer. Voici comment ils influencent les molécules :
- Adsorption : Les molécules de gaz d'échappement se fixent sur la surface des métaux rares.
- Dissociation : Les liaisons des molécules de gaz sont affaiblies ou rompues, facilitant la formation de nouveaux produits.
- Réaction : Les atomes réagissent entre eux pour former de nouvelles molécules (comme CO2, H2O, et N2).
- Désorption : Les nouvelles molécules quittent la surface du métal, libérant la place pour d'autres molécules de gaz.
Ainsi, les métaux rares accélèrent les réactions chimiques nécessaires pour convertir les gaz polluants en substances moins nocives.
Transformations (rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme) :
- Monoxyde de carbone (CO) est transformé en dioxyde de carbone (CO2) : 2CO + O2 -> 2CO2 (2 voies + 3 voies)
- Hydrocarbures (HC) transformés en eau (H2O) et dioxyde de carbone (CO2) : 4CH + O2 -> 4CO2 + 2H2O (2 voies + 3 voies)
- Oxydes d'azote (NOx) transformés en dioxyde de carbone (CO2) et diazote (N2) : 2NO + 2CO -> N2 + 2CO2 (2 voies uniquement)
Les limites du catalyseur
Bien que très efficace, un catalyseur ne fonctionne pleinement qu’à chaud, généralement au-dessus de 300°C. C’est pourquoi, lors des démarrages à froid, les émissions polluantes restent élevées. De plus, il ne peut pas éliminer certaines substances comme le NOx, le dioxyde de carbone (CO?) et les particules fines, ce qui nécessite parfois des filtres à particules supplémentaires ou catalyseur SCR (Adblue).
Enfin, un catalyseur s’use avec le temps, notamment en raison des résidus d’huile brûlée et des fortes températures qui le désagrègent, ce qui peut réduire son efficacité et augmenter la pollution du véhicule.
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