Techniek: Hoe werkt een katalysator?

Door Redactie in Techniek, donderdag 12 Jul 2018 10:07
Vrijwel elke moderne motorfiets heeft een katalysator, maar wat doet zo’n katalysator? En hoe? Opening katalysator

Waarom jouw motorfiets een katalysator nodig heeft om te voldoen aan Europese uitlaatnormen? Een motorblok is nooit in staat om alle brandstof keurig te verbranden. Er blijven altijd onverbrande koolwaterstoffen, roetdeeltjes, koolmonoxide en kooldioxide over. Allemaal stoffen die schadelijk zijn voor mens en natuur. Een katalysator is nodig om een groot deel van die stoffen om te zetten in minder schadelijke stoffen.

Katalysator? Scheikunde!
Eerst is het belangrijk om uit te leggen dat dé katalysator zoals wij die kennen, vernoemd is naar een scheikundig proces. In de scheikunde is een katalysator namelijk een materiaal dat een chemische reactie tussen stoffen veroorzaakt, zonder daarbij zelf verloren te gaan.

Zo reageren koolmonoxide en onverbrande koolwaterstoffen met zuurstof als ze in contact komen met palladium of platina. Stikstofoxiden kunnen worden afgebroken als ze in contact komen met rhodium. Om het even heel kort te stellen: een katalysator brengt een reactie tussen stoffen teweeg, en die katalysatoren gebruiken wij in ‘de katalysator’ om schadelijke stoffen op te heffen.

Dé katalysator?
Een katalysator zoals wij die aan onze motorfiets hebben hangen, is daarom een verzamelkamer vol katalysatormaterialen. Zorgvuldig samengesteld, zodat er zoveel mogelijk schadelijke stofjes worden opgeheven. Vaak is hiervoor extra zuurstof nodig, waardoor je op moderne motoren een ‘secundaire luchtinlaat’ hebt. Hier wordt lucht bijgespoten ná de verbranding, zodat het scheikundige proces in de katalysator efficiënter is.

Zo simpel als bovenstaande klinkt, is het in de praktijk echter niet. Het volstaat namelijk niet om de uitlaatlucht zomaar door die katalysator te laten stromen. Het samenspel met de benzine-injectiesystemen is tegenwoordig ook erg belangrijk. Zeker in de moderne driewegkatalysator, die dankzij de aanwezigheid van het materiaal rhodium ook stikstofoxiden kan afbreken. Het mooie hieraan is dat het rhodium de zuurstof die van de stikstofoxiden afkomt kan vasthouden. Die kan dan worden gebruikt om de koolmonoxide en de koolwaterstoffen na te verbranden. Daarvoor moet de motor echter wel beurtelings stikstofoxiden en koolmonoxide plus koolwaterstoffen produceren. Eerst moet hij stikstofoxiden maken, zodat die worden afgebroken en er zuurstof in de katalysator achterblijft. Dan mag de koolmonoxide komen om de zuurstof weer op te maken. Hierom moet het mengsel dus om en om te arm en te rijk staan. Hiervoor zijn de moderne injectiesystemen ideaal, dit was met carburateurs niet nodig.

Volg je het nog? Mooi! Want dan leggen we binnenkort uit hoe een lambdasensor de samenstelling van het benzine-luchtmengsel meet, om de injectiemodule aan te sturen zodat de katalysator z’n werk kan doen.

In 'Techniek' vind je meer technische uitleg. Zo legden we eerder de werking van een uitlaatdemper uit, en kun je lezen wat het verschil tussen een turbo en supercharger is.

Gerelateerde artikelen