Katalizör Nedir, Ne İşe Yarar?

Motorun yanma odasındaki yakıt hava karışımının yanması sonucunda, açığa çıkan gazın içerisindeki zararlı bileşiklerden, karbonmonoksit (CO), azot oksit türevleri (NOx), yanmamış hidrokarbonlar (CxHx) ve uçucu organik bileşiklerin (VOC) kimyasal reaksiyon hızlandırıcı yapıyla temas ettirilip egzozdan su (H2O), karbondioksit (CO2), azot (N) olarak atılmasını sağlayan parçaya katalizör denir.

Katalizör, kimyasal olarak açıklandığında kendi yapısı değişmeden kimyasal reaksiyonu hızlandıran madde demektir.

Eugene Houdry tarafından 1900 yıllarının başlarında fabrika bacaları ve araçların egzoz gazlarının çevreyi kirletmesinin önüne geçmek amacıyla patenti alınmıştır. ABD, 1975 yılında egzoz emisyon düzenlemesi yaparak araçlarda katalizör kullanımını başlatmıştır. Avrupa ülkeleri de zamanla emisyon normları yayınlayarak zorunluluklar getirmiştir.

İçten yanmalı motora sahip araçlarda yakıt olarak kullanılan petrol türevleri farklı uzunluklardaki hidrokarbon zincirlerinden oluşmaktadır. Damıtma yöntemiyle hidrokarbon zincirleri ayrıştırılarak benzin ve motorin elde edilir.

Katalitik konvertör veya katalitik dönüştürücü isimleriyle de kullanılmaktadır. Motorun yanma odasından çıkarak egzoz borusundan gelen zararlı gaz emisyonunu düşürmeyi amaçlar.

İç yapısı altıgen veya kare şeklinde petek şeklindedir. Seramik veya monolitle elde edilen petek yapısına, katalizör metalleri emdirilerek bu yapının zararlı gazlarla temas yüzeyi arttırılmıştır. Katalizör metalleri, indirgeme katalizörü olarak rodyum, oksidasyon katalizörü olarak paladyum, hem indirgeme hem de oksidasyon için platin metali olarak seçilmektedir.

Ayrıca seryum, manganez, bakır, demir ve nikel metalleri de kullanılmaktadır. Ancak kolay aşındıklarından ve bu metallerin tepkimeleri sonucu açığa çıkabilecek bileşikler sebebiyle emisyon konusunda katı kurallara sahip olan ülkelerin bazıları katalizörlerde bu malzemeleri yasaklamıştır.

Katalizör metalleri belirli bir sıcaklık ve üzerinde etkin olabildiği için mümkün olduğunca motora yakın konumlandırılırlar.

Egzoz üzerinde katalizörden önce yer alan oksijen sensörüyle egzoz gazındaki oksijen oranı anlık takip edilerek aracın ECU (Electronic Control Unit) birimine bilgi verilir. ECU bu veriyi yakıt-hava karışımının oranını belirlemekte kullanmaktadır. Katalizörden sonra yer alan diğer bir oksijen sensörüyle ise katalizörün görevini yapıp yapmadığı tespit edilerek ECU’ya bildirilir. Böylece doğru bir yanma sağlanarak katalizörün daha verimli çalışması sağlanacağından emisyon değerleri azalacaktır.

Benzinli araçlarda yakıtın kurşunsuz olmasına dikkat edilmelidir. Yakıtta kurşun olursa katalizör gözeneklerine kurşunlar yapışarak kapanacak ve gaz akışı azalacaktır.

Doğru yakıt-hava karışımıyla çalışan bir motor varsa katalizör peteklerinde tıkanma olmayacaktır. Zengin yanma (yanmamış yakıtın egzoz hattına ilerlemesi), yağ yakma, uzun süre yüksek devirde araç kullanımı sonucu katalizör peteklerinin ısınarak eriyip kapanması, kurşunlu benzin kullanılması sonucu peteğin kurşunla tıkanması, oksijen sensörlerinin arızalı olması, peteğin fiziksel olarak kırılması katalizörün arızalanmasına sebep olacaktır. Bunların sonucunda egzozdan gaz akışı yeterli olmayacağından aracın motor verimi azalır ve çekiş gücü düşer.

Rodyum daha pahalı olduğu için genellikle platin ve paladyum kullanılmaktadır. Bu metaller ısıya dayanıklıdır ve uzun ömürlüdürler. Benzinli araçlarda paladyum kullanılırken dizel ve hibrit araçlarda ise genellikle platin kullanılmaktadır. Bir katalizör içerisinde yaklaşık 2-5 gram aralığında bu değerli metaller bulunmaktadır.

Özellikle yurt dışında metal hırsızlarının dikkatini çeken bu durum, Toyota Prius model araçların katalizörlerinin çalınmasına sebep olmaya başladı. Hırsızlar katalizörü parçalayıp paladyum metalini eriterek elde ettikten sonra satmaktadırlar. Gündeme gelen bu tip hırsızlık haberlerinden sonra katalizör koruyucu kilit, alarm gibi güvenlik önlemleriyle hırsızlıklar önlenmeye çalışılmaktadır.