उत्प्रेरक परिवर्तक: Difference between revisions

Revision as of 12:54, 5 January 2023

पेट्रोल-संचालित 1996 राम पिकअप पर थ्री-वे उत्प्रेरक परिवर्तक

एक उत्प्रेरक परिवर्तक के अंदर प्रवाह का अनुकरण

उत्प्रेरक परिवर्तक, एक वाहन उत्सर्जन नियंत्रण उपकरण है, जो एक रेडोक्स प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करके एक आंतरिक दहन इंजन से निष्कासक गैस में विषैली गैसों और प्रदूषकों को कम विषैले प्रदूषकों में परिवर्तित करता है। उत्प्रेरक परिवर्तक का उपयोग सामान्य रूप से पेट्रोल या डीजल ईंधन द्वारा चलने वाले आंतरिक दहन इंजनों के साथ किया जाता है। जिसमें लीन-बर्न इंजन तथा कभी-कभी केरोसिन हीटर और स्टोव भी सम्मिलित होते हैं।

उत्प्रेरक परिवर्तक का पहला व्यापक रूप से प्रारम्भ संयुक्त राज्य अमेरिका के ऑटोमोबाइल बाजार में हुआ था। अमेरिकी पर्यावरण संरक्षण एजेंसी के निकास उत्सर्जन के सख्त नियमन का पालन करने के लिए 1975 मॉडल वर्ष से प्रारम्भ होने वाले अधिकांश पेट्रोल-संचालित वाहन उत्प्रेरक परिवर्तक से लैस हैं।^[1]^[2] ये टू-वे परिवर्तक कार्बन डाइऑक्साइड CO₂ और पानी H₂O का उत्पादन करने के लिए कार्बन मोनोआक्साइड CO और असंतुलित हाइड्रोकार्बन HC के साथ ऑक्सीजन को मिलाते हैं। हालांकि पेट्रोल इंजनों पर टू-वे परिवर्तक को 1981 में थ्री-वे परिवर्तक द्वारा अप्रचलित कर दिया गया था। जो नाइट्रोजन ऑक्साइड NOx को भी कम करते हैं।^[3] तथा वे अभी भी लीन-बर्न इंजनों पर पार्टिकुलेट द्रव्य और हाइड्रोकार्बन उत्सर्जन को ऑक्सीडाइज़ करने के लिए उपयोग किए जाते हैं। (डीज़ल इंजन सहित, जो सामान्य रूप से लीन दहन का उपयोग करते हैं), क्योंकि थ्री-वे परिवर्तक NOx को सफलतापूर्वक कम करने के लिए ईंधन-समृद्ध या स्टोइकोमेट्रिक दहन की आवश्यकता होती है।

हालांकि उत्प्रेरक परिवर्तक सामान्य रूप से ऑटोमोबाइल में निष्कासन प्रणाली पर लागू होते हैं। तथा उनका उपयोग विद्युत जनरेटर, फोर्कलिफ्ट, खनन उपकरण, ट्रक, बस, लोकोमोटिव, मोटरसाइकिल और जहाजों पर भी किया जाता है। यहां तक कि उत्सर्जन को नियंत्रित करने के लिए कुछ लकड़ी के चूल्हों पर भी इनका उपयोग किया जाता है।^[4] यह सामान्य रूप से पर्यावरण विनियमन या स्वास्थ्य और सुरक्षा नियमों के माध्यम से सरकारी विनियमन के उत्तरदायित्व में होते है।

इतिहास

उत्प्रेरक परिवर्तक प्रोटोटाइप पहली बार 19वीं शताब्दी के अंत में फ्रांस में बनाए गए थे। जब सड़कों पर केवल कुछ हजार ही तेल से चलने वाली कारे थीं। इन प्रोटोटाइपों में प्लैटिनम, रोडियम और पैलेडियम के साथ लेपित मिट्टी-आधारित सामग्री थी। जो कि एक दोहरे धातु के सिलेंडर में सील कर दी गई थी।^[5] कुछ दशकों बाद, एक फ्रांसीसी मैकेनिकल इंजीनियर यूजीन हाउड्री द्वारा एक उत्प्रेरक परिवर्तक का पेटेंट कराया गया था। हाउड्री उत्प्रेरक ऑयल रिफाइनिंग के विशेषज्ञ थे। जिन्होंने उत्प्रेरक क्रैकिंग प्रक्रिया का आविष्कार किया था, जिस पर सभी आधुनिक रिफाइनिंग आधारित हैं।^[6] हाउड्री 1930 में फिलाडेल्फिया क्षेत्र में रिफाइनरियों के पास रहने और अपनी उत्प्रेरक शोधन प्रक्रिया विकसित करने के लिए संयुक्त राज्य अमेरिका चले गए। जब लॉस एंजिल्स में स्मॉग के प्रारम्भिक अध्ययन के परिणाम प्रकाशित हुए, तो हौड्री वायु प्रदूषण में स्मोकस्टैक निष्कासन और ऑटोमोबाइल निष्कासन की भूमिका के बारे में चिंतित हो गए और उन्होंने ऑक्सी-उत्प्रेरक नामक कंपनी की स्थापना की। हाउड्री ने सबसे पहले धूएँ की नाल के लिए उत्प्रेरक परिवर्तक विकसित किए, जिन्हें लघु रूप मे "कैट्स" कहा जाता है। और बाद में वेयरहाउस चिमनी के लिए उत्प्रेरक परिवर्तक विकसित किए, जो निम्न ग्रेड, अनलेडेड पेट्रोल का उपयोग करते थे।^[7] 1950 के दशक के मध्य में, उन्होंने कारों में उपयोग होने वाले पेट्रोल इंजनों के लिए उत्प्रेरक परिवर्तक विकसित करने के लिए शोध प्रारम्भ किया और उन्हें अपने काम के लिए यूनाइटेड स्टेट्स पेटेंट 2,742,437 से सम्मानित किया गया था।^[8]

एंगेलहार्ड कॉर्पोरेशन में कार्ल डी. कीथ, जॉन जे. मूनी, एंटोनियो एलियाज़र और फिलिप मेस्सिना सहित इंजीनियरों की एक श्रृंखला द्वारा उत्प्रेरक परिवर्तक को और विकसित किया गया था।^[9]^[10] और 1973 में पहला उत्पादन उत्प्रेरक परिवर्तक बनाया गया।^[11]

उत्प्रेरक परिवर्तक का पहला व्यापक रूप से प्रारम्भ संयुक्त राज्य अमेरिका के ऑटोमोबाइल बाजार में हुआ था। अमेरिकी पर्यावरण संरक्षण एजेंसी के निकास उत्सर्जन के नए विनियमन का अनुपालन करने के लिए 1975 मॉडल वर्ष से प्रारम्भ होने वाले अधिकांश पेट्रोल-संचालित वाहन उत्प्रेरक परिवर्तक से लैस हैं। कार्बन डाइआक्साइड CO₂ और पानी H₂O का उत्पादन करने के लिए इन टू-वे परिवर्तक कार्बन मोनोऑक्साइड CO और असंतुलित हाइड्रोकार्बन HC (रासायनिक यौगिकों के रूप में CmHn) के साथ ऑक्सीजन को संयोजित किया।^[3]^[1]^[2]^[12] तथा इन सख्त उत्सर्जन नियंत्रण नियमों ने हवा में सीसे को कम करने के लिए ऑटोमोटिव पेट्रोल से एंटीकॉक एजेंट टेट्राइथाइल लेड को हटाने के लिए विवश किया। सीसा एक उत्प्रेरक विषाक्तता है जो उत्प्रेरक की सतह पर लेप करके एक उत्प्रेरक परिवर्तक को प्रभावी रूप से नष्ट कर देता है। तथा विनियमों में अन्य उत्सर्जन मानकों को पूरा करने के लिए उत्प्रेरक परिवर्तकों के उपयोग की अनुमति देने के लिए सीसे को हटाने की आवश्यकता होती है।^[13]

विलियम सी. फ़ेफ़रल ने 1970 के दशक के प्रारम्भ में गैस टर्बाइनों के लिए एक उत्प्रेरक दहनकर्ता विकसित किया। जिससे नाइट्रोजन ऑक्साइड और कार्बन मोनोऑक्साइड के महत्वपूर्ण गठन के बिना दहन की अनुमति प्राप्त होती है।^[14]^[15]

निर्माण

मेटल-कोर परिवर्तक का कटअवे

सिरेमिक-कोर परिवर्तक

उत्प्रेरक परिवर्तक का निर्माण इस प्रकार है:

उत्प्रेरक समर्थन या सब्सट्रेट ऑटोमोटिव उत्प्रेरक परिवर्तक के लिए, कोर सामान्य रूप से एक सिरेमिक मोनोलिथ (उत्प्रेरक समर्थन) होता है जिसमें एक छत्ते की संरचना होती है (समान्यतः वर्ग हेक्सागोनल नहीं)। 1980 दशक के मध्य से पहले, प्रारंभिक जीएम अनुप्रयोगों में एल्यूमिना छर्रों के एक भरे हुए बिस्तर पर एक उत्प्रेरक पदार्थ को एकत्रित किया गया था। तथा कन्थाल (FeCrAl)^[16] से बने धात्विक पन्नी मोनोलिथ का उपयोग उन अनुप्रयोगों में किया जाता है जहां विशेष रूप से उच्च ताप प्रतिरोध की आवश्यकता होती है।^[17] सब्सट्रेट को एक बड़े सतह के क्षेत्र का उत्पादन करने के लिए संरचित किया जाता है। अधिकांश उत्प्रेरक परिवर्तक में उपयोग किए जाने वाले कॉर्डिएराइट सिरेमिक सब्सट्रेट का आविष्कार कॉर्निंग ग्लास में रॉडने बागले, इरविन लछमन और रोनाल्ड लुईस द्वारा किया गया था, जिसके लिए उन्हें 2002 में नेशनल इन्वेंटर्स हॉल ऑफ फ़ेम में सम्मिलित किया गया था।^[3]
वाशकोट उत्प्रेरक पदार्थ के लिए एक वाहक है जो एक बड़े सतह के क्षेत्र में पदार्थ को फैलाने के लिए उपयोग किया जाता है। एल्यूमीनियम ऑक्साइड, टाइटेनियम डाइऑक्साइड, सिलिकॉन डाइऑक्साइड, या सिलिका और एल्यूमिना के मिश्रण का उपयोग किया जा सकता है। कोर पर लगाने से पहले उत्प्रेरक पदार्थ को वॉशकोट में निलंबित कर दिया जाता है। वाशकोट पदार्थ को एक खुरदरी, अनियमित सतह बनाने के लिए चुना जाता है, जो रिक्त सब्सट्रेट की चिकनी सतह की तुलना में सतह क्षेत्र को बढ़ा देती है।^[18]
सेरिया या सेरिया-जिरकोनिया। ये ऑक्साइड मुख्य रूप से ऑक्सीजन भंडारण प्रवर्तक के रूप में जोड़े जाते हैं।^[19]
उत्प्रेरक स्वयं बहुधा कीमती धातुओं का मिश्रण होता है, जो प्रायः प्लैटिनम समूह से संबन्धित होता है तथा प्लेटिनम सबसे सक्रिय उत्प्रेरक है जिसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, लेकिन अवांछित अतिरिक्त प्रतिक्रियाओं और उच्च लागत के कारण सभी अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त नहीं होता है। पैलेडियम और रोडियम दो अन्य कीमती धातुएँ हैं जिनका समान्यतः उपयोग किया जाता है। रोडियम का उपयोग अपचयन उत्प्रेरक के रूप में किया जाता है तथा पैलेडियम का उपयोग ऑक्सीकरण उत्प्रेरक के रूप में किया जाता है, और प्लेटिनम का उपयोग अपचयन और ऑक्सीकरण दोनों के लिए किया जाता है।

विफल होने पर, एक उत्प्रेरक परिवर्तक को स्क्रैप में पुनर्नवीनीकरण किया जा सकता है। प्लैटिनम, पैलेडियम और रोडियम सहित परिवर्तक के अंदर की कीमती धातुएं निकाली जाती हैं।

उत्प्रेरक परिवर्तक का प्लेसमेंट

उत्प्रेरक परिवर्तक को प्रभावी तरीके से संचालित करने के लिए (400 °C (752 °F) तापमान की आवश्यकता होती है। इसलिए, उन्हें यथासंभव इंजन के पास रखा जाता है, और अधिक छोटे उत्प्रेरक परिवर्तक "प्री-कैट्स" के रूप में जाना जाता है। जिसको निष्कासन मैनिफोल्ड के तुरंत बाद रखा जाता है।

प्रकार

टू-वे

एक टू-वे (या ऑक्सीकरण, जिसे कभी-कभी ऑक्सी-कैट कहा जाता है) उत्प्रेरक परिवर्तक में एक साथ दो कार्य होते हैं:

कार्बन मोनोऑक्साइड का कार्बन डाइऑक्साइड में ऑक्सीकरण: 2 CO + O₂ → 2 CO₂
कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में हाइड्रोकार्बन (अधजला और आंशिक रूप से जला हुआ ईंधन) का ऑक्सीकरण: C_xH_2x+2 + [(3x+1)/2] O₂ → x CO₂ + (x+1) H₂O (एक दहन प्रतिक्रिया)

हाइड्रोकार्बन और कार्बन मोनोऑक्साइड उत्सर्जन को कम करने के लिए डीजल इंजनों पर इस प्रकार के उत्प्रेरक परिवर्तक का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। 1981 तक अमेरिकी और कनाडाई बाजार के ऑटोमोबाइल में पेट्रोल इंजन पर भी उनका उपयोग किया जाता था। तथा नाइट्रोजन के ऑक्साइड को नियंत्रित करने में उनकी अक्षमता के कारण, उन्हें थ्री-वे परिवर्तक द्वारा हटा दिया गया था।

थ्री-वे

थ्री-वे उत्प्रेरक परिवर्तक के पास नाइट्रिक ऑक्साइड NO और नाइट्रोजन डाइऑक्साइड NO₂ के उत्सर्जन को नियंत्रित करने के अतिरिक्त लाभ होते है। (दोनों को एक साथ NO_x के साथ संक्षिप्त किया गया है और नाइट्रस ऑक्साइड N₂O के साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए)। NO_x प्रजातियां अम्लीय वर्षा और धुंध की मिश्रित स्वरूप होती हैं।

1981 से, संयुक्त राज्य अमेरिका और कनाडा में वाहन उत्सर्जन नियंत्रण प्रणालियों में थ्री-वे (ऑक्सीकरण-कमी) उत्प्रेरक परिवर्तक का उपयोग किया गया है। कई अन्य देशों ने भी सख्त वाहन उत्सर्जन नियमों को अपनाया है, जिसके प्रभाव में पेट्रोल से चलने वाले वाहनों पर थ्री-वे परिवर्तक की आवश्यकता होती है। कमी और ऑक्सीकरण उत्प्रेरक सामान्य रूप से एक सामान्य आवास में समाहित होते हैं। हालाँकि, कुछ स्थितियो में, उन्हें अलग से रखा जा सकता है। एक थ्री-वे उत्प्रेरक परिवर्तक में एक साथ तीन कार्य होते हैं:^[20]

नाइट्रोजन ऑक्साइड का नाइट्रोजन में अपचयन

${\text{C}}+2{\text{NO}}_{2}\,\rightarrow \,{\text{CO}}_{2}+2{\text{NO}}$
${\text{CO}}+{\text{NO}}\,\rightarrow \,{\text{CO}}_{2}+{\frac {1}{2}}{\text{N}}_{2}$
$2{\text{CO}}+{\text{NO}}_{2}\,\rightarrow \,2{\text{CO}}_{2}+{\frac {1}{2}}{\text{N}}_{2}$
${\text{H}}_{2}+{\text{NO}}\,\rightarrow \,{\text{H}}_{2}{\text{O}}+{\frac {1}{2}}{\text{N}}_{2}$

कार्बन, हाइड्रोकार्बन और कार्बन मोनोऑक्साइड का कार्बन डाइऑक्साइड में अपचयन

${\text{C}}+{\text{O}}_{2}\,\rightarrow \,{\text{CO}}_{2}$
${\text{CO}}+{\frac {1}{2}}{\text{O}}_{2}\,\rightarrow \,{\text{CO}}_{2}$
$a\,{\text{C}}_{x}{\text{H}}_{y}+b\,{\text{O}}_{2}\,\rightarrow \,c\,{\text{CO}}_{2}+d\,{\text{H}}_{2}{\text{O}}\qquad a,\,b,\,c,\,d,\,x,\,y\in \mathbb {Z}$

ये तीन प्रतिक्रियाए सबसे अधिक कुशलता से तब होती हैं जब उत्प्रेरक परिवर्तक स्टोइकोमेट्रिक बिंदु से कुछ ऊपर चलने वाले इंजन से निकास प्राप्त करते है। पेट्रोल दहन के लिए, यह अनुपात 14.6 और 14.8 भागों के बीच हवा से एक भाग ईंधन के वजन के अनुसार होता है। ऑटोगैस या तरलीकृत पेट्रोलियम गैस एलपीजी, प्राकृतिक गैस और इथेनॉल ईंधन का अनुपात प्रत्येक के लिए महत्वपूर्ण रूप से भिन्न हो सकता है, विशेष रूप से ऑक्सीजन युक्त या अल्कोहल आधारित ईंधन के साथ, ई-85 के साथ लगभग 34% अधिक ईंधन की आवश्यकता होती है, तथा संशोधित ईंधन प्रणाली ट्यूनिंग और घटकों की भी आवश्यकता होती है। जब उन ईंधनों का उपयोग करना। सामान्य रूप पर थ्री-वे उत्प्रेरक परिवर्तक के साथ लैस इंजन एक या अधिक ऑक्सीजन सेंसर का उपयोग करके कम्प्यूटरीकृत क्लोज-लूप फीडबैक ईंधन इंजेक्शन सिस्टम से लैस होते हैं। हालांकि थ्री-वे परिवर्तक की प्रस्तरण के प्रारम्भिक दिनों में फीडबैक मिश्रण से लैस कार्बोरेटर नियंत्रण का प्रयोग किया गया था।

थ्री-वे परिवर्तक तब प्रभावी होते हैं जब इंजन को स्टोइकोमीट्रिक बिंदु के पास वायु-ईंधन अनुपात के एक संकीर्ण बैंड के भीतर संचालित किया जाता है।^[21] इस बैंड के बाहर इंजन संचालित होने पर कुल रूपांतरण दक्षता बहुत तेजी से गिरती है। स्टोइकीओमेट्रिक के कुछ झुकाव इंजन से निष्कासित गैसों में अतिरिक्त ऑक्सीजन होता है, इंजन द्वारा NO_x का उत्पादन बढ़ता है और NO_x को कम करने में उत्प्रेरक की दक्षता तेजी से गिरती है। हालांकि, उपलब्ध ऑक्सीजन के कारण एचसी और सीओ का रूपांतरण बहुत कुशल होता है, जो H₂O और CO₂ में ऑक्सीकरण करता है। स्टोइकियोमेट्रिक से कुछ समृद्ध, इंजन द्वारा एचसी और सीओ का उत्पादन प्रभावशाली तरीके से बढ़ने लगता है। और उपलब्ध ऑक्सीजन कम हो जाती है तथा एचसी और सीओ को ऑक्सीकरण करने के लिए उत्प्रेरक की दक्षता बहुत कम हो जाती है, विशेष रूप से संग्रहीत ऑक्सीजन भी कम हो जाती है। हालांकि, NO_x को कम करने में उत्प्रेरक की दक्षता अपेक्षाकृत होती है और इंजन द्वारा NO_x का उत्पादन कम हो जाता है। तथा उत्प्रेरक दक्षता बनाए रखने के लिए, वायु ईंधन अनुपात स्टोइकोमेट्रिक के पास रहना चाहिए और बहुत लंबे समय तक समृद्ध-दुबला संतुलन का सामना नही रहना चाहिए।

संवृत-लूप इंजन नियंत्रण प्रणाली का उपयोग थ्री-वे उत्प्रेरक परिवर्तक के प्रभावी संचालन के लिए किया जाता है क्योंकि प्रभावी NO_x कमी और HC+CO ऑक्सीकरण के लिए आवश्यक निरंतर समृद्ध-दुबला संतुलन नियंत्रण प्रणाली उत्प्रेरक को कुछ समृद्ध परिचालन स्थितियों के दौरान ऑक्सीजन छोड़ने की अनुमति देती है, जो एचसी और सीओ को ऐसी परिस्थितियों में ऑक्सीकृत करती है जिससे NO_x की कमी का पक्ष लेती है। संग्रहीत ऑक्सीजन समाप्त होने से पहले, नियंत्रण प्रणाली वायु: ईंधन अनुपात को कुछ दुबला होने के लिए परिवर्तित कर देती है, उत्प्रेरक सामग्री में अतिरिक्त ऑक्सीजन संग्रहीत करते समय एचसी और सीओ ऑक्सीकरण में सुधार करते हुए, NO_x कमी दक्षता में एक छोटे से दंड पर फिर वायु:ईंधन मिश्रण को एचसी और सीओ ऑक्सीकरण दक्षता में एक छोटे से दंड पर कुछ समृद्ध वापस लाया जाता है, और चक्र दोहराता है। दक्षता में सुधार तब होता है जब स्टोइकोमेट्रिक बिंदु के आसपास यह दोलन छोटा होता है और सावधानीपूर्वक नियंत्रित किया जाता है।^[22]

निष्कासन प्रणाली में एक या अधिक ऑक्सीजन सेंसर का उपयोग करके हल्के से मध्यम भार के तहत संवृत लूप नियंत्रण को पूरा किया जाता है। जब सेंसर द्वारा ऑक्सीजन का पता लगाया जाता है, तब वायु: ईंधन अनुपात स्टोइकोमेट्रिक का दुबला होता है, और जब ऑक्सीजन का पता नहीं चलता है, तो यह समृद्ध होता है। नियंत्रण प्रणाली उत्प्रेरक रूपांतरण दक्षता को अधिकतम करने के लिए वायु: ईंधन अनुपात को स्टोइकोमेट्रिक बिंदु के पास रखने के लिए इस संकेत के आधार पर इंजन में इंजेक्ट किए जाते है जो ईंधन की दर को समायोजित करते है। नियंत्रण एल्गोरिथ्म ईंधन प्रवाह दर के समायोजन और बदले हुए वायु की संवेदनशीलता के बीच समय की देरी से भी प्रभावित होता है। सेंसर द्वारा ईंधन अनुपात, साथ ही साथ ऑक्सीजन सेंसर की सिग्मॉइड प्रतिक्रिया विशिष्ट नियंत्रण प्रणालियों को वायु: ईंधन अनुपात को तेजी से स्वीप करने के लिए निर्मित किया गया है, जैसे कि यह स्टोइकोमेट्रिक बिंदु के आसपास कुछ सा दोलन करता है,तथा संग्रहित ऑक्सीजन और असंतुलित एचसी के स्तर का प्रबंधन करते हुए इष्टतम दक्षता बिंदु के पास रहता है।^[21]

संवृत लूप नियंत्रण का उपयोग प्रायः उच्च भार/अधिकतम बिजली संचालन के दौरान नहीं किया जाता है, जब उत्सर्जन में वृद्धि की अनुमति दी जाती है और शक्ति बढ़ाने और निकास गैस तापमान को डिजाइन सीमा से अधिक होने से रोकने के लिए एक समृद्ध मिश्रण का आदेश दिया जाता है। यह नियंत्रण प्रणाली और उत्प्रेरक डिजाइन के लिए एक चुनौती प्रस्तुत करता है। कि इस तरह के संचालन के दौरान, इंजन द्वारा बड़ी मात्रा में बिना जले एचसी का उत्पादन किया जाता है, जो ऑक्सीजन छोड़ने के लिए उत्प्रेरक की क्षमता से बहुत अधिक होता है। उत्प्रेरक की सतह जल्दी से एचसी से संतृप्त हो जाती है। कम बिजली उत्पादन और कम वायु: ईंधन अनुपात लौटने पर नियंत्रण प्रणाली को अत्यधिक ऑक्सीजन को उत्प्रेरक तक बहुत जल्दी पहुंचने से रोकना चाहिए, क्योंकि यह पहले से ही गर्म उत्प्रेरक में एचसी को तेजी से जला देता है तथा संभावित रूप से उत्प्रेरक की डिजाइन तापमान सीमा से अधिक हो जाती है। अत्यधिक उत्प्रेरक तापमान समय से पहले उत्प्रेरक को अधिक बढ़ा सकता है। तथा इसके प्रारूप को जीवनकाल तक पहुंचने से पहले, इसकी दक्षता को कम कर सकता है। अत्यधिक उत्प्रेरक तापमान सिलेंडर मिसफायर के कारण भी हो सकता है, जो गर्म उत्प्रेरक में ऑक्सीजन के साथ संयुक्त रूप से बिना जले एचसी को लगातार प्रवाहित करता है, उत्प्रेरक में जलता है और इसका तापमान बढ़ता है।^[23]

अवांछित प्रतिक्रियाएँ

अवांछित प्रतिक्रियाओं के परिणाम स्वरूप हाइड्रोजन सल्फाइड और अमोनिया का निर्माण होता है, जो कि विष उत्प्रेरक होता है। हाइड्रोजन-सल्फ़ाइड उत्सर्जन को सीमित करने के लिए कभी-कभी निकेल धातु या मैंगनीज को वॉशकोट में जोड़ा जाता है। ये सल्फर मुक्त या कम-सल्फर ईंधन हाइड्रोजन सल्फाइड के साथ समस्याओं को खत्म या कम करते हैं।

डीजल इंजन

संपीड़न-प्रज्वलन अर्थात, डीजल इंजनों के लिए, सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला उत्प्रेरक परिवर्तक डीजल ऑक्सीकरण उत्प्रेरक (डीओसी) है। डीओसी में एल्यूमिना पर समर्थित पैलेडियम और/या प्लेटिनम होता है। यह उत्प्रेरक कणिका तत्व (पीएम), हाइड्रोकार्बन और कार्बन मोनोऑक्साइड को कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में परिवर्तित करता है। ये परिवर्तक प्रायः 90 प्रतिशत दक्षता पर काम करते हैं, वस्तुतः डीजल की गंध को खत्म करते हैं और दिखाई देने वाले कणों को कम करने में मदद करते हैं। ये उत्प्रेरक NO_x के लिए अप्रभावी हैं, इसलिए डीजल इंजनों से NO_x उत्सर्जन को निष्कासित वायु पुनर्संचरण (ईजीआर) द्वारा नियंत्रित किया जाता है।

2010 में, अमेरिका में अधिकांश लाइट-ड्यूटी डीजल निर्माताओं ने संघीय उत्सर्जन की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए अपने वाहनों में उत्प्रेरक प्रणाली जोड़ी। तथा कम निकास की स्थिति, चयनात्मक उत्प्रेरक (एससीआर) और NO_x अधिशोषक के तहत NO_x उत्सर्जन में उत्प्रेरक कमी के लिए दो तकनीकों का विकास किया गया है।

कीमती धातु युक्त NO_x अवशोषक के अतिरिक्त, अधिकांश निर्माताओं ने बेस-मेटल एससीआर सिस्टम का चयन किया। जो NO_x को नाइट्रोजन और पानी में कम करने के लिए अमोनिया जैसे अभिकर्मक का उपयोग करते हैं।^[24] अमोनिया के निष्कासन के लिए यूरिया के इंजेक्शन द्वारा उत्प्रेरक प्रणाली में आपूर्ति की जाती है, जो तब अमोनिया में थर्मल अपघटन और हाइड्रोलिसिस से गुजरती है। जिससे यूरिया समाधान को डीजल निकास द्रव (डीईएफ) भी कहा जाता है।

डीजल के निकास में अपेक्षाकृत उच्च स्तर के कण पदार्थ होते हैं। उत्प्रेरक परिवर्तक केवल 20-40% पीएम को हटाते हैं इसलिए कण को कालिख जाल या डीजल कणिकीय डीजल फिल्टर(डीपीएफ) द्वारा साफ किया जाता है। अमेरिका में, 1 जनवरी 2007 के बाद निर्मित सभी ऑन-रोड लाइट, मीडियम और हैवी-ड्यूटी डीजल-संचालित वाहन, डीजल कण उत्सर्जन सीमा के अधीन हैं, और इसलिए टू-वे उत्प्रेरक परिवर्तक और डीजल कण फिल्टर से लैस हैं। जब तक इंजन 1 जनवरी 2007 से पहले निर्मित किया गया था, तब तक वाहन को डीपीएफ प्रणाली की आवश्यकता नहीं होती थी। इसके कारण 2006 के अंत में इंजन निर्माताओं द्वारा एक इन्वेंट्री रनअप किया गया ताकि वे पूर्व की बिक्री जारी रख सकें। तथा डीपीएफ वाहन 2007 में प्रवेश कर चुके थे।^[25]

लीन-बर्न प्रज्वलन स्पार्क इंजन

लीन-बर्न प्रज्वलन-स्पार्क इंजन के लिए, एक ऑक्सीकरण उत्प्रेरक का उपयोग डीजल इंजन की तरह ही किया जाता है। लीन बर्न प्रज्वलन-स्पार्क इंजन से उत्सर्जन डीजल संपीडन प्रज्वलन इंजन से उत्सर्जन के समान है।

संस्थापन

कई वाहनों में इंजन के निष्कासन मैनिफोल्ड के पास स्थित क्लोज-कपल उत्प्रेरक परिवर्तक होता है। बहुत गर्म निकास गैसों के संपर्क में आने के कारण परिवर्तक जल्दी गर्म हो जाता है, जिससे इंजन वार्म-अप अवधि के दौरान अवांछनीय उत्सर्जन को कम करने में मदद मिलती है। यह अतिरिक्त हाइड्रोकार्बन को जलाकर प्राप्त किया जाता है, जो कोल्ड स्टार्ट के लिए आवश्यक अतिरिक्त समृद्ध मिश्रण से उत्पन्न होता है।

जब उत्प्रेरक परिवर्तक पहली बार पेश किए गए थे, तब अधिकांश वाहन कार्बोरेटर का उपयोग करते थे जो अपेक्षाकृत समृद्ध वायु-ईंधन अनुपात प्रदान करते थे। निष्कासन धारा में ऑक्सीजन O₂ का स्तर सामान्य रूप से उत्प्रेरक प्रतिक्रिया के कुशलता से होने के लिए अपर्याप्त था। उस समय के अधिकांश डिजाइनों में माध्यमिक वायु इंजेक्शन सम्मिलित था, जो वायु को निकास धारा में इंजेक्ट करता था। इसने उपलब्ध ऑक्सीजन में वृद्धि की, जिससे उत्प्रेरक अपने उद्देश्य के अनुसार कार्य कर सकते थे।

कुछ थ्री-वे उत्प्रेरक परिवर्तक सिस्टम में वायु इंजेक्शन सिस्टम होता है जिसमें परिवर्तक के पहले (NO_x कमी) और दूसरे (HC और CO ऑक्सीकरण) चरणों के बीच वायु इंजेक्ट की जाती है। टू-वे परिवर्तक के रूप में, यह इंजेक्शन वाली वायु ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं के लिए ऑक्सीजन प्रदान करती है। उत्प्रेरक परिवर्तक के आगे एक अपस्ट्रीम वायु इंजेक्शन बिंदु भी कभी-कभी केवल इंजन वार्मअप अवधि के दौरान अतिरिक्त ऑक्सीजन प्रदान करने के लिए उपस्थित होता है। यह बिना जले हुए ईंधन को निकास पथ में प्रज्वलित करने का कारण बनता है, जिससे यह उत्प्रेरक परिवर्तक तक पहुंचने से रोकता है। यह तकनीक उत्प्रेरक परिवर्तक के लाइट-ऑफ या ऑपरेटिंग तापमान तक पहुंचने के लिए आवश्यक इंजन रनटाइम को कम करती है।

अधिकांश नए वाहनों में इलेक्ट्रॉनिक ईंधन इंजेक्शन प्रणाली होती है, और उनके निकास में वायु इंजेक्शन प्रणाली की आवश्यकता नहीं होती है। इसके अतिरिक्त, वे एक सटीक नियंत्रित वायु-ईंधन मिश्रण प्रदान करते हैं जो दुबले और समृद्ध दहन के बीच जल्दी और लगातार चक्र करता है। ऑक्सीजन सेंसर उत्प्रेरक परिवर्तक से पहले और बाद में निकास ऑक्सीजन पदार्थ का अवलोकन करते हैं, और इंजन नियंत्रण इकाई ईंधन इंजेक्शन को समायोजित करने के लिए इस जानकारी का उपयोग करती है ताकि पहले NO_x उत्प्रेरक को ऑक्सीजन लोड होने से रोका जा सके। साथ ही साथ दूसरा सुनिश्चित किया जा सके कि HC और CO ऑक्सीकरण उत्प्रेरक पर्याप्त ऑक्सीजन-संतृप्त है।

नुकसान

उत्प्रेरक विषाक्तता तब होती है जब उत्प्रेरक परिवर्तक निकास युक्त पदार्थों के संपर्क में आता है जो कार्य की सतहों मे आवरण करते हैं, ताकि वे निकास से संपर्क और प्रतिक्रिया न कर सकें। सबसे उल्लेखनीय संदूषित पदार्थ सीसा होता है, इसलिए उत्प्रेरक परिवर्तक से लैस वाहन केवल अनलेडेड ईंधन पर ही चल सकते हैं। अन्य सामान्य उत्प्रेरक विषों में सल्फर, मैंगनीज (मुख्य रूप से पेट्रोल योजक मिथाइलसाइक्लोपेंटैडिनिल मैंगनीज ट्राइकार्बोनिल से उत्पन्न), और सिलिकॉन सम्मिलित होते हैं, तथा इंजन में छिद्र होने पर निकास धारा में प्रवेश कर सकते हैं जो दहन कक्ष में शीतलक की अनुमति देता है। फास्फोरस एक अन्य उत्प्रेरक प्रदूषक है। हालांकि फॉस्फोरस का अब पेट्रोल में उपयोग नहीं किया जाता है, यह जस्ता, और अन्य निम्न-स्तरीय उत्प्रेरक संदूषक मे व्यापक रूप से इंजन ऑयल एंटीवायर एडिटिव्स जैसे जिंक डाइथियोफॉस्फेट (जेडडीडीपी) में उपयोग किया जाता था। 2004 के प्रारम्भ में, अमेरिकन पेट्रोलियम संस्थान, एसएम और आईएलएसएसी जीएफ-4 विनिर्देशों में इंजन तेलों में फास्फोरस एकाग्रता की एक सीमा को अपनाया गया था।

संदूषित पदार्थ के आधार पर, उत्प्रेरक विषाक्तता को कभी-कभी एक विस्तारित अवधि के लिए बहुत भारी भार के तहत इंजन चलाकर विपरीत किया जा सकता है। और बढ़ा हुआ निकास तापमान कभी-कभी प्रदूषक को वाष्पीकृत या उदासीन कर सकता है, और इसे उत्प्रेरक की सतह से हटा सकता है। हालांकि, सीसे के उच्च क्वथनांक के कारण इस तरीके से एकत्रित सीसा को हटाना सामान्य रूप से संभव नहीं होता है।^[26]

कोई भी स्थिति जो परिवर्तक तक पहुंचने के लिए असामान्य रूप से उच्च स्तर के असंतुलित हाइड्रोकार्बन (कच्चे या आंशिक रूप से जले हुए ईंधन या तेल) का कारण बनती है, इसके तापमान में काफी वृद्धि होती है, जिससे सब्सट्रेट और परिणामी उत्प्रेरक निष्क्रियता और गंभीर निकास प्रतिबंध का खतरा होता है। इन स्थितियों में निकास प्रणाली के अपस्ट्रीम घटकों की विफलता सम्मिलित होती है (कई गुना/हेडर असेंबली और जंग और/या थकान के लिए अतिसंवेदनशील संबंधित क्लैंप जैसे बार-बार गर्मी चक्र के बाद निकास का कई गुना बिखरना), इग्निशन सिस्टम उदाहरण: लपटने वाला रोल और/या प्राथमिक इग्निशन घटक (जैसे वितरक टोपी, तार, इग्निशन कॉइल और स्पार्क प्लग) और/या क्षतिग्रस्त ईंधन प्रणाली घटक (ईंधन इंजेक्टर, ईंधन दबाव नियामक और संबंधित सेंसर)। तेल और/या शीतलक छिद्र, लगभग एक सिर गैसकेट छिद्र के कारण होता है, तथा यह उच्च असंतुलित हाइड्रोकार्बन भी उत्पन्न कर सकता है।

विनियम

अधिकार क्षेत्र से क्षेत्राधिकार में उत्सर्जन नियम प्रायः भिन्न होते हैं। उत्तरी अमेरिका में अधिकांश ऑटोमोबाइल प्रज्वलन-स्पार्क इंजन 1975 से उत्प्रेरक परिवर्तक के साथ सुव्यवस्थित किए गए हैं,^[3]^[1]^[2]^[12] और गैर-ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों में उपयोग की जाने वाली तकनीक सामान्य रूप से ऑटोमोटिव तकनीक पर आधारित होती है। कई न्यायालयों में, किसी उत्प्रेरक परिवर्तक को उसके प्रत्यक्ष और शीघ्र प्रतिस्थापन के अतिरिक्त किसी अन्य कारण से हटाना या अक्षम करना अवैध होता है। यद्यपि कुछ वाहन मालिक अपने वाहन पर उत्प्रेरक परिवर्तक को हटा देते हैं या "गट" कर देते हैं।^[27]^[28] ऐसे स्थितियो में, परिवर्तक को साधारण पाइप के वेल्डेड-इन सेक्शन या फ्लैंग्ड टेस्ट पाइप से परिवर्तित किया जा सकता है, जिसका अर्थ यह होता है कि परिवर्तक के साथ और उसके बिना इंजन कैसे चलता है, इसकी तुलना करके परिवर्तक भरा हुआ है या नहीं। यह उत्सर्जन परीक्षण पास करने के लिए परिवर्तक के अस्थायी पुनर्स्थापन की सुविधा प्रदान करता है।^[29]

संयुक्त राज्य अमेरिका में, वाहन की मरम्मत की दुकान के लिए 1990 के संशोधित स्वच्छ वायु अधिनियम (संयुक्त राज्य अमेरिका) की धारा 203 (ए)(3)(ए) का उल्लंघन है, एक वाहन से एक परिवर्तक को हटाने के लिए या एक परिवर्तक को एक वाहन से हटाने का कारण बनता है वाहन, इसे किसी अन्य परिवर्तक के साथ बदलने के अतिरिक्त^[30] और धारा 203(ए)(3)(बी) किसी भी व्यक्ति को किसी भी भाग को बेचने या स्थापित करने के लिए अवैध बनाता है जो किसी को बायपास, पराजित या निष्क्रिय कर कर देता है। उत्सर्जन नियंत्रण प्रणाली, उपकरण या डिजाइन तत्व उत्प्रेरक परिवर्तक के बिना कार्य करने वाले वाहन सामान्य रूप से उत्सर्जन निरीक्षण में विफल होते हैं। आफ्टरमार्केट (ऑटोमोटिव) अपग्रेड इंजन वाले वाहनों के लिए उच्च-प्रवाह परिवर्तक की आपूर्ति करता है, या जिनके मालिक स्टॉक क्षमता से अधिक के साथ एक निकास प्रणाली पसंद करते हैं।^[31]

यूरो 1 उत्सर्जन मानकों का अनुपालन करने के लिए 1 जनवरी 1993 से यूरोपीय संघ और यूनाइटेड किंगडम में बेची जाने वाली सभी नई पेट्रोल कारों पर उत्प्रेरक परिवर्तक अनिवार्य कर दिया गया है।

निकास प्रवाह पर प्रभाव

दोषपूर्ण उत्प्रेरक परिवर्तक और साथ ही क्षतिग्रस्त प्रारंभिक प्रकार के परिवर्तक निकास के प्रवाह को प्रतिबंधित कर सकते हैं, जो वाहन के प्रदर्शन और ईंधन की बचत को नकारात्मक रूप से प्रभावित करता है।^[27] आधुनिक उत्प्रेरक परिवर्तक निकास प्रवाह को महत्वपूर्ण रूप से प्रतिबंधित नहीं करते हैं। उदाहरण के लिए, 1999 की होंडा सिविक पर 2006 के एक परीक्षण से पता चला कि स्टॉक उत्प्रेरक परिवर्तक को हटाने से अधिकतम अश्वशक्ति में केवल 3% की वृद्धि हुई है और किसी भी परिवर्तक की तुलना में एक नए मैटेलिक कोर परिवर्तक की कीमत कार में केवल 1% हॉर्सपावर होती है।^[29]

खतरे

1981 से पहले के वाहनों में ईंधन-वायु मिश्रण नियंत्रण के बिना ईंधन-वायु मिश्रण नियंत्रण के कार्बोरेटर सरलता से इंजन को बहुत अधिक ईंधन प्रदान कर सकते हैं, जो उत्प्रेरक परिवर्तक को ज़्यादा गरम कर सकता है और संभावित रूप से कार के नीचे ज्वलनशील पदार्थ को प्रज्वलित कर सकता है।^[32]

वार्म-अप अवधि

उत्प्रेरक परिवर्तकों से युक्त वाहन अपने कुल प्रदूषण का अधिकांश भाग इंजन के संचालन के पहले पांच मिनट के दौरान उत्सर्जित करते हैं। उदाहरण के लिए, उत्प्रेरक परिवर्तक को पूरी तरह से प्रभावी होने के लिए पर्याप्त रूप से गर्म होने से पहले होता है।^[33]

2000 के दशक की प्रारम्भ में बहुत तेजी से वार्म-अप के लिए उत्प्रेरक परिवर्तक को निष्कासन मैनिफोल्ड के ठीक बगल में, इंजन के पास रखना सामान्य हो गया था। 1995 में, अल्पाइना ने एक विद्युतीय रूप से गर्म उत्प्रेरक पेश किया। जिसे ई-कैट कहा जाता है। इसका उपयोग बीएमडब्ल्यू 750i पर आधारित अल्पना बी12 5,7 ई-कैट में किया गया था।^[34] उत्प्रेरक परिवर्तक असेंबली के अंदर हीटिंग कॉइल्स इंजन प्रारम्भ होने के ठीक बाद विद्युतीकृत होते हैं, कम उत्सर्जन वाहन (एलईवी) पदनाम के लिए वाहन को अर्हता प्राप्त करने के लिए उत्प्रेरक को ऑपरेटिंग तापमान तक बहुत तेज़ी से लाते हैं।^[35] बीएमडब्ल्यू ने बाद में उसी गर्म उत्प्रेरक को पेश किया, जिसे एमिटेक, एल्पिना और बीएमडब्ल्यू द्वारा संयुक्त रूप से 1999 में अपने 750i में विकसित किया गया।^[34]^[35]

कुछ वाहनों में एक प्री-कैट होता है, जो मुख्य उत्प्रेरक परिवर्तक के अपस्ट्रीम में एक छोटा उत्प्रेरक परिवर्तक होता है, जो वाहन के स्टार्ट अप पर तेजी से गर्म होता है, जिससे कोल्ड स्टार्ट से जुड़े उत्सर्जन में कमी आती है। टोयोटा एमआर2 रोडस्टर जैसे अल्ट्रा लो एमिशन व्हीकल (यूएलईवी) रेटिंग प्राप्त करने की कोशिश करते समय एक ऑटो निर्माता द्वारा प्री-कैट का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है।^[36]

पर्यावरण प्रभाव

उत्प्रेरक परिवर्तक हानिकारक टेलपाइप उत्सर्जन को कम करने में विश्वसनीय और प्रभावी सिद्ध हुए हैं। हालाँकि, उनके उपयोग में कुछ कमियाँ भी सम्मिलित हैं, और उत्पादन में प्रतिकूल पर्यावरणीय प्रभाव भी होता हैं:

थ्री-वे उत्प्रेरक से लैस इंजन को ईंधन मिश्रण पर चलना चाहिए, जिसका अर्थ है कि लीन बर्न इंजन की तुलना में अधिक ईंधन की खपत होती है। इसका अर्थ है कि वाहन से उत्सर्जन लगभग 10% अधिक CO₂ होती है।
उत्प्रेरक परिवर्तक उत्पादन के लिए पैलेडियम या प्लेटिनम की आवश्यकता होती है। इन कीमती धातुओं की विश्व आपूर्ति का एक भाग नोरिल्स्क, रूस के पास उत्पादित होता है, जहां उद्योग (अन्य के बीच) ने नॉरिल्स्क को टाइम पत्रिका की सबसे प्रदूषित स्थानों की सूची में जोड़ा है।^[37]
परिवर्तक की अत्यधिक गर्मी^[38] विशेष रूप से शुष्क क्षेत्रों में जंगल की आग का कारण बन सकती है।^[39]^[40]^[41]

चोरी

बाहरी स्थान और प्लेटिनम, पैलेडियम और रोडियम सहित मूल्यवान कीमती धातुओं के उपयोग के कारण, उत्प्रेरक परिवर्तक चोरों के लिए एक लक्ष्य हैं। लेट-मॉडल पिकअप ट्रक और ट्रक-आधारित एसयूवी के बीच यह समस्या विशेष रूप से सामान्य है, क्योंकि उनके उच्च ग्राउंड क्लीयरेंस और बोल्ट-ऑन उत्प्रेरक परिवर्तक को आसानी से हटा दिया जाता है। वेल्डेड-ऑन परिवर्तक में चोरी का भी खतरा होता है, क्योंकि उन्हें आसानी से काटा जा सकता है। टोयोटा प्रियस उत्प्रेरक परिवर्तक भी चोरों के निशाने पर हैं।^[42]^[43]^[44] पाइप कटर का उपयोग प्रायः परिवर्तक को चुपचाप हटाने के लिए किया जाता है^[45]^[46] लेकिन अन्य उपकरण जैसे कि एक पोर्टेबल पारस्परिक आरा कार के अन्य घटकों को नुकसान पहुंचा सकता है, जैसे कि अल्टरनेटर, वायरिंग या ईंधन लाइनें, संभावित खतरनाक परिणामों के साथ। 2000 के दशक के कमोडिटी बूम के दौरान यू.एस. में धातु की बढ़ती कीमतों ने परिवर्तक चोरी में उल्लेखनीय वृद्धि की। यदि वाहन चोरी के दौरान क्षतिग्रस्त हो जाता है, तो एक उत्प्रेरक परिवर्तक को बदलने में $1,000 से अधिक की लागत आ सकती है।^[47]^[48]^[49] संयुक्त राज्य अमेरिका में 2010 के अंत से 2020 की प्रारम्भ में उत्प्रेरक परिवर्तक की चोरी दस गुना से अधिक हो गई, मुख्य रूप से परिवर्तक के भीतर निहित कीमती धातुओं की कीमत में वृद्धि से प्रेरित है।^[50]

2019–2020 से, यूनाइटेड किंगडम में चोर पुराने मॉडल की हाइब्रिड कारों (जैसे टोयोटा की हाइब्रिड) को निशाना बना रहे थे, जिनमें नए वाहनों की तुलना में अधिक कीमती धातुएं होती हैं - कभी-कभी कार के मूल्य से अधिक मूल्य की होती हैं - जिससे कमी और उन्हें बदलने में लंबी देरी होती है।^[51]

2021 में कांगो लोकतांत्रिक गणराज्य में एक प्रवृत्ति विकसित हुई, जहां दवा उत्पादन में उपयोग के लिए उत्प्रेरक परिवर्तक चोरी हो गए थे।^[52]

डायग्नोस्टिक्स

उत्प्रेरक परिवर्तक सहित उत्सर्जन-नियंत्रण प्रणाली के कार्य और स्थिति की निगरानी के लिए विभिन्न न्यायालयों को अब ऑन-बोर्ड डायग्नोस्टिक्स की आवश्यकता होती है। ओबीडी-II डायग्नोस्टिक सिस्टम से लैस वाहनों को डैशबोर्ड पर चेक इंजन लाइट को प्रज्वलन करने के माध्यम से ड्राइवर को मिसफायर की स्थिति को सचेत करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, यदि उपस्थित मिसफायर की स्थिति उत्प्रेरक परिवर्तक को संभावित रूप से नुकसान पहुंचाने के लिए पर्याप्त होती है।

ऑन-बोर्ड डायग्नोस्टिक सिस्टम कई रूप लेते हैं।

तापमान सेंसर का उपयोग दो उद्देश्यों के लिए किया जाता है। पहला चेतावनी प्रणाली के रूप में होता है, सामान्य रूप से टू-वे उत्प्रेरक परिवर्तक पर जैसे कि कभी-कभी एलपीजी फोर्कलिफ्ट पर उपयोग किया जाता है। सेंसर का कार्य 750 °C (1,380 °F) की सुरक्षित सीमा से ऊपर उत्प्रेरक परिवर्तक तापमान की चेतावनी देना है। आधुनिक उत्प्रेरक-परिवर्तक डिज़ाइन तापमान के नुकसान के लिए अतिसंवेदनशील नहीं होते हैं और 900 °C (1,650 °F) के निरंतर तापमान का सामना कर सकते हैं। उत्प्रेरक कार्यप्रणाली की निगरानी के लिए तापमान सेंसर का भी उपयोग किया जाता है: सामान्य रूप से दो सेंसर लगाए जाते है, एक उत्प्रेरक से पहले और एक उत्प्रेरक-परिवर्तक कोर पर तापमान वृद्धि की निगरानी के बाद लगाया जाता है।

ऑक्सीजन सेंसर स्पार्क-प्रज्वलित रिच-बर्न इंजन पर संवृत लूप नियंत्रण प्रणाली का आधार है। हालाँकि, इसका उपयोग निदान के लिए भी किया जाता है। OBD II वाले वाहनों में, O₂ स्तरों की निगरानी के लिए उत्प्रेरक परिवर्तक के बाद एक दूसरा ऑक्सीजन सेंसर लगाया जाता है। जलने की प्रक्रिया की दक्षता देखने के लिए O₂ स्तरों की निगरानी की जाती है। ऑन-बोर्ड कंप्यूटर दो सेंसर की रीडिंग के बीच तुलना करता है। रीडिंग वोल्टेज माप द्वारा ली जाती है। यदि दोनों सेंसर समान आउटपुट दिखाते हैं या पिछला O₂ स्विचिंग कर रहा है, तो कंप्यूटर पहचानता है कि उत्प्रेरक परिवर्तक या तो काम नहीं कर रहा है या हटा दिया गया है, और एक खराबी सूचक लैंप संचालित करता है और इंजन के प्रदर्शन को प्रभावित करता है। तथा सरल ऑक्सीजन सेंसर सिमुलेटर को इंटरनेट पर उपलब्ध योजनाओं और पूर्व-एकत्रित उपकरणों के साथ उत्प्रेरक परिवर्तक में परिवर्तन का अनुकरण करके इस समस्या को दूर करने के लिए विकसित किया गया है। हालांकि ये ऑन-रोड उपयोग के लिए कानूनी नहीं होते हैं, लेकिन इनका उपयोग मिश्रित परिणामों के साथ किया गया है।^[53] इसी तरह के उपकरण सेंसर संकेतों के लिए एक ऑफसेट लागू करते हैं, जिससे इंजन को अधिक ईंधन-किफायती लीन बर्न चलाने की अनुमति मिलती है, जो इंजन या उत्प्रेरक परिवर्तक को नुकसान पहुंचा सकता है।^[54]

NO_x सेंसर बहुत महंगे होते हैं और सामान्य रूप से केवल तभी उपयोग किए जाते हैं जब एक संपीड़न-प्रज्वलन इंजन को एक चयनात्मक उत्प्रेरक कटौती (एससीआर) परिवर्तक या एक फीडबैक सिस्टम में NO_x अवशोषक के साथ लगाया जाता है। जब एक एससीआर सिस्टम में लगाया जाता है, तब एक या दो सेंसर हो सकते हैं। जब एक सेंसर लगाया जाता है तो एक उत्प्रेरक के पहले और दूसरा उत्प्रेरक के बाद लगाया जाता है। जिसका उपयोग उन्हीं कारणों से और ऑक्सीजन सेंसर के समान तरीके से किया जाता है। अंतर सिर्फ यह होता है कि पदार्थ की निगरानी एक उत्प्रेरक के माध्यम से होती है।

यह भी देखें

उत्प्रेरक हीटर
सेरियम (III) ऑक्साइड
NOx अवशोषक
मार्ग वायु फैलाव मॉडलिंग

संदर्भ

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आगे की पढाई

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 # [[उत्प्रेरक समर्थन]] या [[सब्सट्रेट (सामग्री विज्ञान)|सब्सट्रेट]] ऑटोमोटिव उत्प्रेरक परिवर्तक के लिए, कोर सामान्य रूप से एक सिरेमिक [[मोनोलिथ (उत्प्रेरक समर्थन)]] होता है जिसमें एक छत्ते की संरचना होती है (समान्यतः वर्ग हेक्सागोनल नहीं)। 1980 दशक के मध्य से पहले, प्रारंभिक जीएम अनुप्रयोगों में एल्यूमिना छर्रों के एक भरे हुए बिस्तर पर एक उत्प्रेरक पदार्थ को एकत्रित किया गया था। तथा कन्थाल (FeCrAl)<ref name="आंतरिक दहन इंजन वॉल्यूम 2">{{cite book|last1=Pischinger|first1=Univ.-Prof. Dr.-Ing. Stephan|title=आंतरिक दहन इंजन वॉल्यूम 2|date=2011|publisher=Lehrstuhl Für Verbrennungskraftmachinen|location=Aachen, Germany|page=335|edition=24}}</ref> से बने धात्विक पन्नी मोनोलिथ का उपयोग उन अनुप्रयोगों में किया जाता है जहां विशेष रूप से उच्च ताप प्रतिरोध की आवश्यकता होती है।<ref name="Verbrennungsmotoren Band 2" /> सब्सट्रेट को एक बड़े सतह के क्षेत्र का उत्पादन करने के लिए संरचित किया जाता है। अधिकांश उत्प्रेरक परिवर्तक में उपयोग किए जाने वाले [[cordierite|कॉर्डिएराइट]] सिरेमिक सब्सट्रेट का आविष्कार [[कॉर्निंग ग्लास]] में रॉडने बागले, [[इरविन लछमन]] और [[रोनाल्ड लुईस (वैज्ञानिक)|रोनाल्ड लुईस]] द्वारा किया गया था, जिसके लिए उन्हें 2002 में [[नेशनल इन्वेंटर्स हॉल ऑफ फ़ेम]] में सम्मिलित किया गया था।<ref name="Palucka"/>
 #वाशकोट उत्प्रेरक पदार्थ के लिए एक वाहक है जो एक बड़े सतह के क्षेत्र में पदार्थ को फैलाने के लिए उपयोग किया जाता है। [[एल्यूमीनियम ऑक्साइड]], [[टाइटेनियम डाइऑक्साइड]], [[सिलिकॉन डाइऑक्साइड]], या [[सिलिका]] और [[एल्यूमिना]] के मिश्रण का उपयोग किया जा सकता है। कोर पर लगाने से पहले उत्प्रेरक पदार्थ को वॉशकोट में निलंबित कर दिया जाता है। वाशकोट पदार्थ को एक [[सतह खुरदरापन|खुरदरी]], अनियमित सतह बनाने के लिए चुना जाता है, जो रिक्त सब्सट्रेट की चिकनी सतह की तुलना में सतह क्षेत्र को बढ़ा देती है।<ref>Martin Votsmeier, Thomas Kreuzer, Jürgen Gieshoff, Gerhard Lepperhoff. ''Automobile exhaust Control'', in ''Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry'', Wiley-VCH 2002. DOI: 10.1002/14356007.a03_189.pub2</ref>
-#सेरिया या सेरिया-जिरकोनिया। ये ऑक्साइड मुख्य रूप से ऑक्सीजन भंडारण प्रवर्तक के रूप में जोड़े जाते हैं।<ref name="KašparFornasiero1999">{{cite journal|last1=Kašpar|first1=J.|last2=Fornasiero|first2=P.|last3=Graziani|first3=M.|title=थ्री-वे कटैलिसीस में CeO2-आधारित ऑक्साइड का उपयोग|journal=Catalysis Today|volume=50|issue=2|year=1999|pages=285–298|issn=0920-5861|doi=10.1016/S0920-5861(98)00510-0}}</रेफरी>
+#सेरिया या सेरिया-जिरकोनिया। ये ऑक्साइड मुख्य रूप से ऑक्सीजन भंडारण प्रवर्तक के रूप में जोड़े जाते हैं।<ref name="KašparFornasiero1999">{{cite journal|last1=Kašpar|first1=J.|last2=Fornasiero|first2=P.|last3=Graziani|first3=M.|title=थ्री-वे कटैलिसीस में CeO2-आधारित ऑक्साइड का उपयोग|journal=Catalysis Today|volume=50|issue=2|year=1999|pages=285–298|issn=0920-5861|doi=10.1016/S0920-5861(98)00510-0}}
-#उत्प्रेरक ही अक्सर [[कीमती धातुओं]] का मिश्रण होता है, जो ज्यादातर प्लैटिनम समूह से होता है। प्लेटिनम सबसे सक्रिय उत्प्रेरक है और इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, लेकिन अवांछित अतिरिक्त प्रतिक्रियाओं और उच्च लागत के कारण सभी अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त नहीं है। पैलेडियम और रोडियम दो अन्य कीमती धातुएँ हैं जिनका उपयोग किया जाता है। रोडियम का उपयोग रेडॉक्स उत्प्रेरक के रूप में किया जाता है, पैलेडियम का उपयोग रेडॉक्स उत्प्रेरक के रूप में किया जाता है, और प्लेटिनम का उपयोग कमी और ऑक्सीकरण दोनों के लिए किया जाता है। [[सैरियम]], [[लोहा]], [[मैंगनीज]] और [[निकल]] का भी उपयोग किया जाता है, हालांकि प्रत्येक की सीमाएँ हैं। निकेल यूरोपीय संघ में उपयोग के लिए कानूनी नहीं है क्योंकि इसकी कार्बन मोनोऑक्साइड के साथ जहरीली [[निकल टेट्राकार्बोनिल]] में प्रतिक्रिया होती है।{{citation needed|date=October 2013}} ताँबे का उपयोग [[जापान]] को छोड़कर हर जगह किया जा सकता है।{{Clarify|cummins uses copper|date=October 2015}}
-विफल होने पर, एक उत्प्रेरक कनवर्टर को [[कतरन]] में पुनर्नवीनीकरण किया जा सकता है। प्लैटिनम, पैलेडियम और रोडियम सहित कनवर्टर के अंदर की कीमती धातुएं निकाली जाती हैं।
-==उत्प्रेरक कन्वर्टर्स का प्लेसमेंट==
+</ref>
-उत्प्रेरक कन्वर्टर्स को तापमान की आवश्यकता होती है {{convert|400|C|F}} प्रभावी ढंग से संचालित करने के लिए। इसलिए, उन्हें यथासंभव इंजन के करीब रखा जाता है, या एक या अधिक छोटे उत्प्रेरक कन्वर्टर्स (जिन्हें प्री-कैट के रूप में जाना जाता है) को एग्जॉस्ट मैनिफोल्ड के तुरंत बाद रखा जाता है।
-==प्रकार==
-==={{anchor|oxidation|two-way|2-way|oxi-cat}} दो तरफा===
-एक 2-तरफा (या [[ऑक्सीकरण]], जिसे कभी-कभी ऑक्सी-बिल्ली कहा जाता है) उत्प्रेरक कनवर्टर के दो एक साथ कार्य होते हैं:
-#कार्बन मोनोऑक्साइड का कार्बन डाइऑक्साइड में ऑक्सीकरण: 2 सीओ + ओ<sub>2</sub> → 2 सीओ<sub>2</sub>
-#बिना जले हाइड्रोकार्बन (अजला और आंशिक रूप से जला हुआ ईंधन) का कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में ऑक्सीकरण: सी<sub>x</sub>H<sub>2x+2</sub> + [(3x+1)/2] या<sub>2</sub> → एक्स सीओ<sub>2</sub> + (एक्स + 1) एच<sub>2</sub>हे (एक दहन प्रतिक्रिया)
-हाइड्रोकार्बन और कार्बन मोनोऑक्साइड उत्सर्जन को कम करने के लिए [[डीजल इंजन]]ों पर इस प्रकार के उत्प्रेरक कनवर्टर का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। 1981 तक अमेरिकी और कनाडाई-बाजार ऑटोमोबाइल में गैसोलीन इंजन पर भी उनका उपयोग किया जाता था। NOx को नियंत्रित करने में उनकी अक्षमता के कारण, उन्हें तीन-तरफ़ा कन्वर्टर्स द्वारा हटा दिया गया था।
-==={{anchor|TWC|3-way|three-way}} तीन तरह===
-[[नाइट्रिक ऑक्साइड]] | नाइट्रिक ऑक्साइड (एनओ) और नाइट्रोजन डाइऑक्साइड | नाइट्रोजन डाइऑक्साइड (एनओ) के उत्सर्जन को नियंत्रित करने का तीन-तरफा उत्प्रेरक कन्वर्टर्स का अतिरिक्त लाभ है<sub>2</sub>) (दोनों को एक साथ NOx | के साथ संक्षिप्त किया गया है{{NOx}}और नाइट्रस ऑक्साइड | नाइट्रस ऑक्साइड (N<sub>2</sub>ओ))। एनओएक्स|{{NOx}}प्रजातियां अम्लीय वर्षा और धुंध के अग्रदूत हैं।<nowiki><ref name=TWC></nowiki>{{cite journal|title=ऑटोमोटिव कैटेलिटिक कन्वर्टर्स: वर्तमान स्थिति और कुछ परिप्रेक्ष्य|authors=Kaspar, Jan; Fornasiero, Paolo; Hickey, Neal |journal=Catalysis Today|year=2003|volume=77|issue=4 |pages=419–449|doi=10.1016/S0920-5861(02)00384-X}}</ref>
 #उत्प्रेरक स्वयं बहुधा कीमती धातुओं का मिश्रण होता है, जो प्रायः प्लैटिनम समूह से संबन्धित होता है तथा प्लेटिनम सबसे सक्रिय उत्प्रेरक है जिसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, लेकिन अवांछित अतिरिक्त प्रतिक्रियाओं और उच्च लागत के कारण सभी अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त नहीं होता है। पैलेडियम और रोडियम दो अन्य कीमती धातुएँ हैं जिनका समान्यतः उपयोग किया जाता है। रोडियम का उपयोग अपचयन उत्प्रेरक के रूप में किया जाता है तथा पैलेडियम का उपयोग ऑक्सीकरण उत्प्रेरक के रूप में किया जाता है, और प्लेटिनम का उपयोग अपचयन और ऑक्सीकरण दोनों के लिए किया जाता है।
 विफल होने पर, एक उत्प्रेरक परिवर्तक को स्क्रैप में पुनर्नवीनीकरण किया जा सकता है। प्लैटिनम, पैलेडियम और रोडियम सहित परिवर्तक के अंदर की कीमती धातुएं निकाली जाती हैं।

v t e आंतरिक दहन इंजन
Part of the Automobile series
इंजन ब्लॉक और घूर्णन विधानसभा	संतुलन शाफ्ट ब्लॉक हीटर बोर कनेक्टिंग छड़ क्रैंककेस क्रैंककेस वेंटिलेशन सिस्टम (पीसीवी वाल्व) क्रैंकपिन क्रैंकशाफ्ट कोर प्लग (फ्रीज प्लग) सिलेंडर ( बैंक, लेआउट) विस्थापन फ्लाईव्हील बाहर निकालने के आदेश स्ट्रोक मुख्य असर पिस्टन पिस्टन रिंग स्टार्टर रिंग गियर
वाल्वेट्रेन और सिलेंडर हैड	फ्लैथहेड लेआउट ओवरहेड कैंषफ़्ट लेआउट ओवरहेड वाल्व (पुश्रोड) लेआउट tappet / lifter कैमशाफ्ट चेस्ट दहन कक्ष संक्षिप्तीकरण अनुपात मुख्य गासकेट घुमती बाजु टाइमिंग बेल्ट वाल्व
मजबूर प्रेरण	ब्लोऑफ वाल्व बूस्ट कंट्रोलर इंटरकोलर सुपरचार्जर टर्बोचार्जर
ईंधन प्रणाली	डीजल इंजन पेट्रोल इंजन कार्बोरेटर ईंधन निस्यंदक ईंधन इंजेक्शन ईंधन पंप ईंधन टैंक
इग्निशन	मैग्नेटो संपीड़न प्रज्वलन कॉइल-ऑन-प्लग वितरक Glow Plug उच्च तनाव लीड (स्पार्क प्लग तारों) इग्निशन का तार स्पार्क-इग्निशन स्पार्क प्लग
Engine management	इंजन नियंत्रण इकाई (ECU)
Electrical system	अल्टरनेटर बैटरी डायनामो स्टार्टर मोटर
सेवन तंत्र	एयर बॉक्स एयर फिल्टर निष्क्रिय वायु नियंत्रण एक्ट्यूएटर प्रवेशिका नलिका मानचित्र सेंसर MAF सेंसर गला घोंटना त्वरित्र स्थिति संवेदक
सपाट छाती	उत्प्रेरक परिवर्तक कणिकीय डीजल फिल्टर ईजीटी सेंसर कई गुना निकास मफलर ऑक्सीजन सेंसर
कूलिंग सिस्टम	हवा ठंडी करना पानी की मदद से ठंडा करने वाले उपकरण इलेक्ट्रिक फैन रेडिएटर थर्मोस्टैट विस्कस फैन (फैन क्लच)
स्नेहन	तेल तेल निस्यंदक तेल पंप Sump (गीला sump, सूखा sump)
अन्य	दस्तक / पिंगिंग पावर बैंड लाल रेखा स्तरीकृत चार्ज टॉप डेड सेंटर
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इतिहास

निर्माण

उत्प्रेरक परिवर्तक का प्लेसमेंट

प्रकार

टू-वे

थ्री-वे

अवांछित प्रतिक्रियाएँ

डीजल इंजन

लीन-बर्न प्रज्वलन स्पार्क इंजन

संस्थापन

नुकसान

विनियम

निकास प्रवाह पर प्रभाव

खतरे

वार्म-अप अवधि

पर्यावरण प्रभाव

चोरी

डायग्नोस्टिक्स

यह भी देखें

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इतिहास

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प्रकार

टू-वे

थ्री-वे

अवांछित प्रतिक्रियाएँ

डीजल इंजन

लीन-बर्न प्रज्वलन स्पार्क इंजन

संस्थापन

नुकसान

विनियम

निकास प्रवाह पर प्रभाव

खतरे

वार्म-अप अवधि

पर्यावरण प्रभाव

चोरी

डायग्नोस्टिक्स

यह भी देखें

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