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Catalizzatore ossidante, cos’è, come è fatto e funziona sui motori diesel

Il catalizzatore ossidante nei motori diesel è quel dispositivo che elimina gli idrocarburi incombusti e l’ossido di carbonio: che cos’è, come funziona e dove si trova sulla marmitta.

Il catalizzatore auto, termine con cui chiamiamo per brevità i convertitori catalitici, è in realtà un composto chimico applicato su un supporto che permette l’innesco di reazioni chimiche abbassandone il livello di energia necessaria per l’attivazione e quindi aumentando notevolmente la velocità del fenomeno di ossidazione.
Noi qui tratteremo il componente ovvero il convertitore catalitico conosciuto come marmitta catalitica, quel dispositivo catalizzatore montato sull’impianto di scarico di un motore a combustione interna , che opera tra i 180 e 380 °C.
I catalizzatori sono essenzialmente di 2 tipi: ossidanti e riducenti. Cerchiamo di far luce partendo dal convertitore catalitico ossidante chiamato anche catalizzatore ossidante.

Schema marmitta catalitica catallizzatore riducente catalizzatore ossidante
Schema marmitta catalitica catallizzatore riducente catalizzatore ossidante

Dove si trova il catalizzatore ossidante?

Il catalizzatore ossidante viene installato solitamente nel primo tratto della marmitta oppure anche dopo il catalizzatori riducenti di NOx e particolato come i catalizzatori riducenti SCR per trasformare in azoto e acqua il biossido di azoto, favorendone la reazione dell’ammoniaca che si forma nel SCR quando si inietta l’AdBlue come per esempio quello utilizzato da VW addirittura con doppia iniezione.

Catalizzatore ossidante, catalizzatore riducente SCR e DPF filtro antiparticolato
Linea di catalizzatori utilizzati sui motori PSA con catalizzatore ossidante in testa prima dell’SCR

catalizzatore ossidante primario e secondario
catalizzatore ossidante primario e secondario

Catalizzatore ossidante delle auto a cosa serve perchè si usa?

Perchè si utilizza il catalizzatore ossidante nelle auto? Nei sistemi ossidanti, i catalizzatori sono il palladio, il platino e il rodio.  Questi elementi, depositati sulle superfici della marmitta ossidante, favoriscono l’ossidazione di composti nocivi presenti nei gas di scarico, come gli idrocarburi incombusti e l’ossido di carbonio, a una temperatura di circa 300 °C, alla quale normalmente questa reazione chimica non avverrebbe.

Il catalizzatore viene montato sotto il pianale delle auto ed è inserito nella marmitta
Il catalizzatore viene montato sotto il pianale delle auto ed è inserito nella marmitta

COM’È FATTO il catalizzatore auto

Il supporto del catalizzatore ossidante, ovvero il setto attraversato dai gas di scarico, può essere ceramico o metallico a nido d’ape; sui microcanali che caratterizzano la sua struttura sono depositati i metalli rari che permettono il processo di catalisi.

I dispositivi più moderni impiegano supporti metallici in quanto offrono grandi vantaggi rispetto ai ceramici:

  • provocano minore contropressione allo scarico grazie al ridotto spessore delle pareti della struttura a nido d’ape, pari a circa 0,04 mm rispetto ai 0,15 mm del supporto ceramico;
  • il minore spessore delle pareti interne del supporto permette di ridurre le dimensioni del convertitore catalitico;
  • hanno una maggiore resistenza meccanica che gli permette di resistere a forti urti senza comprometterne il funzionamento, contrariamente a quello ceramico che è ovviamente molto fragile;
  • riescono a raggiungere più velocemente la temperatura di esercizio, grazie alla conducibilità termica del metallo.

Struttura interna a nido d'ape del catalizzatore ossidante
Struttura interna del catalizzatore ossidante utilizzato sulle auto diesel

COME FUNZIONA il catalizzatore ossidante?

Cerchiamo adesso di capire come funziona il catalizzatore ossidante installato in particolare sui motori diesel che lavorano con eccesso di ossigeno. Questa caratteristica del ciclo diesel si traduce in abbondanza di ossigeno nei gas di scarico, che permette quindi al catalizzatore ossidante di funzionare in maniera efficace, trasformando gli idrocarburi incombusti e l’ossido di carbonio in acqua e anidride carbonica:

HC + CO + O2 = CO2 + H2O

Rabbocco AdBlue
Sui moderni motori diesel con AdBlue il catalizzatore favorisce la reazione dell’ammoniaca che si forma nel SCR

Agisce quindi su due composti inquinanti e per questo motivo è anche noto come catalizzatore a due vie.

2NO2 + 4NH3 + O2 = 3N2 + 6H2O

Reazione chimica catalizzatore ossidante
Reazione chimica catalizzatore ossidante

Il catalizzatore ossidante posto prima del Fap
Il catalizzatore ossidante posto prima del Fap

Speriamo aver chiarito con questa spiegazione cosa è, come funziona e come è fatto il convertitore catalitico ossidante detto anche più semplicemente catalizzatore. Leggi comunque altri argomenti di questa materia raggruppati tutti per comodità sotto “catalizzatore” come per esempio il filtro antiparticolato per motori a benzina GPF.

Cos’è l’AdBlue e cosè il catalizzatore SCR

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Manuel Cerfeda

Da sempre appassionato di automobilismo e di scrittura. È ingegnere e lavora nel campo delle energie rinnovabili. Ama leggere libri di tecnica motoristica e automobilistica, in particolare sulla storia della Formula 1 e delle auto da competizione in genere. Molto attratto dalle auto storiche, in particolare le youngtimer: il suo sogno è una Porsche 911 Carrera 4 Targa, serie 964 del 1989. Possibilmente rossa. E' autore umoristico e satirico: scrive sulla rivista “L’odio digitale” e ha pubblicato i libri “Autopsie ipocaloriche e altri metodi per perdere peso” e “L'anagramma di derma (non madre, quell'altro)”.
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