Протэк’21 ite’21

ТWC (threewaycatalysts) катализаторы 
Наиболее эффективным способом снижения токсичности выхлопных газов 
бензиновых двигателей является нейтрализация токсичных компонентов 
отработавших газов каталитической очисткой. С этой целью в выпускную 
систему двигателя устанавливают специальный термический реактор 
(нейтрализатор). Схема нейтрализатора представлена на рис. 1. 
Рис. 1. Схема нейтрализатора [34] 
 
Для снижения выбросов вредных веществ на автомобили с бензиновыми 
двигателями 
устанавливают 
трехкомпонентные 
каталитические 
нейтрализаторы. Трехкомпонентными или трехфункциональными (TWC –
threewaycatalyst) их называют потому, что они нейтрализуют три вредных 
составляющих выхлопных газов: СО, СН и NO. 
В качестве катализатора используется платина и палладий, которые 
способствуют окислению СО и СН. В результате реакций в нейтрализаторе 

---

124 
ПРОТЭК’21 ITE’21 
токсичные соединения CO, CH и NO
x
окисляются или восстанавливаются до 
углекислого газа СО
2
, азота N
2 
и воды Н
2
О [1,3,4]: 
CO + 1/2O
2
→ CO
2
(1) 
C
n
H
m
 
+ 
(n+m/4)
O
2
→ 
n 
CO
2
+ 
m/2
H
2
O 
(2) 
CO + NO → 1/2N
2
+ CO
2
(3) 
Горение топлива в двигателе может идти нестационарно процесс 
температура отходящих газов изменяется от 200 до 1000 °С, а состав газовой 
смеси – от окислительной (в избытке кислорода) к восстановительной (с 
недостатком кислорода) [2,3]. В этих условиях наилучшими катализаторами, 
несмотря на их дороговизну, являются благородные металлы: Pt, Pd, Ru, Rh. По 
активности в трех основных реакциях они располагаются следующем образом 
[3,4]: 

реакция (1) – Pd ≈ Rh > Pt > Ru, 

реакция (2) – Pt > Pd > Rh > Ru, 

реакция (3) – Ru > Rh > Pt > Pd. 
По совокупности каталитических свойств на первом месте стоит родий.
Обычно применяют комбинации благородных металлов, с содержанием 
активного компонента 0,1–0,15 % масс. При общей массе катализатора 1–2 кг 
(на один двигатель) это дает расход благородных металлов 1–2 г. Активный 
каталитический слой наносится на γ-Al
2
O
3
, иногда с модифицирующими 
добавками (оксиды редкоземельных и щелочноземельных элементов). Затем 
этот активный компонент вводится в каналы монолитного (сотового), чаще 
всего кордиеритового блока (2MgO·2Al
2
O
3
·2SiO
2
, температура плавления 
1350 °С) [3]. 
Степень эффективности нейтрализатора является функцией рабочей 
температуры. Нейтрализатор начинает работать при достижении температуры 
приблизительно 150–250 °С [14]. Рабочие температуры в диапазоне 400–800 °С 
обеспечивают оптимальную нейтрализацию отработавших газов и большого 
срока службы нейтрализатора. 
В современных нейтрализаторах существует система обратной связи, 
которую представляет лямбада-зонд. Он обеспечивает требуемый уровень всех 
трех основных токсичных компонентов отработавших газов двигателя, 
работающего на стехиометрической смеси. За счет регулирования 
коэффициента избытка воздуха λ (пропорция воздуха и топлива в рабочей 
смеси и отношений между действительным и стехиометрическим составами 
смеси) [14].