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Home Chimica

Marmitte catalitiche

di Chimicamo
1 Novembre 2022
in Chimica, Tutto è Chimica
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marmitte catalitiche-chimicamo

marmitte catalitiche-chimicamo

Le marmitte catalitiche servono per ridurre le emissioni di gas inquinanti presenti nei gas di scarico rilasciati da un motore a combustione interna di un’automobile.

Sommario nascondi
1 Funzionamento
2 Reazioni

L’uso di combustibili derivanti dal petrolio come benzina o diesel nel settore dei trasporti porta alle emissioni di gas serra. Essi infatti rilasciano nei gas di scarico composti come anidride carbonica, ossidi dell’azoto e monossido di carbonio.

La funzione delle marmitte catalitiche è quella di rimuovere questi gas prima che si disperdano nell’ambiente.

Funzionamento

La maggior parte delle marmitte catalitiche ha un nucleo di materiale ceramico con una configurazione a nido d’ape per aumentare la superficie di contatto tra il flusso di gas di scarico e la superficie del catalizzatore. Il nido d’ape è rivestito da platino, palladio e rodio che agiscono da catalizzatori.

Questi metalli nobili inoltre sono in grado di resistere all’ossidazione, alla corrosione e agli acidi. I catalizzatori accelerano la velocità delle reazioni secondo un meccanismo di catalisi eterogenea.

Inoltre la velocità della reazione dipende anche dalla temperatura secondo l’equazione di Arrhenius:

K = A e-Ea/RT

Dove K è la costante specifica della reazione; A la costante caratteristica della reazione detta fattore di frequenza; Ea l’energia di attivazione; R costante universale dei gas; T temperatura assoluta.

I meccanismi di trasferimento del calore in questo sistema sono:

  • Conduzione del calore lungo la marmitta
  • Trasferimento di calore per convezione dalle specie gassose alle pareti della marmitta
  • Generazione di calore dalle reazioni chimiche che sono esotermiche

Le velocità di reazione sono una funzione della concentrazione dei reagenti, quindi è fondamentale prendere in considerazione il loro trasporto e consumo lungo il reattore.

  Reazioni di idrolisi

Reazioni

I primi convertitori catalitici risalenti al 1970 utilizzavano solo platino e palladio quali catalizzatori che agivano solo sulle reazioni di ossidazione del monossido di carbonio e degli idrocarburi incombusti.

A partire dal 1981 l’aggiunta del rodio ha consentito la catalisi anche della riduzione degli ossidi di azoto nei convertitori detti a tre-vie. Le reazioni che avvengono sono:

  • ossidazione degli idrocarburi incombusti in presenza dell’ossigeno gassoso che si trova nei gas di scarico con formazione di biossido di carbonio e vapore acqueo.

Un esempio è l’ossidazione del benzene:

2 C6H6 + 15 O2 → 12 CO2 + 6 H2O

  • ossidazione del monossido di carbonio con formazione di biossido di carbonio:

2 CO + O2 → 2 CO2

In queste reazioni l’azione del catalizzatore è diretta a indebolire il legame doppio presente nella molecola di O2  che avviene sulla superficie della ceramica a nido d’ape.

  • riduzione degli ossidi di azoto ad azoto:

C + 2 NO2 → CO2 + 2 NO

2 CO + 2 NO → 2 CO2 + N2

4 CO + 2 NO2 + 4 CO2 + N2

Il rodio metallico è utilizzato per queste reazioni di riduzione perché è un agente ossidante rispetto agli altri agenti riducenti, palladio e platino.

Tags: catalizzatorigas serrapalladioplatinorodio

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Il Progetto Chimicamo

Massimiliano Balzano, ideatore e creatore di questo sito; dottore di Scienza e Ingegneria dei Materiali presso l’Università Federico II di Napoli. Da sempre amante della chimica, è cultore della materia nonché autodidatta. Diplomato al Liceo Artistico Giorgio de Chirico di Torre Annunziata.


Maurizia Gagliano, ha collaborato alla realizzazione del sito. Laureata in Chimica ed iscritta all’Ordine professionale. Ha superato il concorso ordinario per esami e titoli per l’insegnamento di Chimica e Tecnologie Chimiche. Docente.

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