触媒コンバーターは、自動車の排気システムにおいて不可欠な要素です。
触媒コンバーターの機能は、排気ガスや有毒ガスを毒性の低いガスに変換することです。言い換えれば、触媒コンバーターは内燃機関から発生する排気ガス中の炭化水素の排出量を削減します。これは非常に革新的なプロセスであり、これらのガスが車両から排出される前に化学組成を変更する必要があります。
このプロセスを成功させている触媒コンバーターの内部には何があるのか、考えたことはありますか？内部に小さな通路がいくつかある金属製のチャンバーを想像してみてください。多くの人々は、その無数の微小な通路から、触媒コンバーターをハニカム構造に例えています。しかし、この特別なハニカム構造はセラミックベースの複合材料と多くの貴金属から作られています。
排気ガスが触媒コンバーターのハニカム構造に入ると、いくつかの異なる通路を通り抜けます。その際、有毒な汚染物質を引き起こす化学反応が発生します。これらの通路のそれぞれは、パラジウム、プラチナ、ロジウムなどの金属触媒でコーティングされています。これらの金属は、排気ガス中の炭化水素、窒素酸化物（NOx）、一酸化炭素を削減する化学反応に寄与します。
触媒材料が可能な限り大きな表面積を持つことが重要です。そのため、触媒コンバーターにはハニカム構造が採用されています。これらの貴金属自体も非常に高価です。多くの自動車泥棒は、これらの高価な金属を手に入れるためだけに、車両から触媒コンバーターを盗むことを好みます。
ガソリン車で使用される主な2種類の触媒と、それらが作られている金属を見てみましょう：
酸化触媒 – 酸化触媒はプラチナとパラジウムの金属から構成されています。一酸化炭素と未燃燃料が酸化触媒に流れ込むと、これらの元素は水と二酸化炭素に変換されます。
還元触媒 – 還元触媒はロジウムとパラジウムから構成されています。排気ガス中の窒素酸化物が還元触媒に到達すると、これらの元素は酸素と窒素に変換されます。これはスモッグを削減する上で非常に重要です。なぜなら、窒素酸化物はスモッグの主要な要素の一つだからです。
かつて、触媒コンバーターには双方向酸化しかありませんでした。これは酸化触媒のみが存在し、還元触媒がなかったことを意味します。しかし、カナダとアメリカの政府は窒素酸化物と、酸化触媒がそれらを変換できないことについて懸念を抱きました。その結果、触媒コンバーターに関する規制が変更され、三元酸化/還元が求められるようになりました。
ディーゼル車については、ディーゼル酸化触媒と呼ばれる独自の別個の触媒を持っています。この触媒は炭化水素と一酸化炭素を取り込み、二酸化炭素と水に変換することができます。触媒は排気ガス流中の酸素を利用してこれを達成します。ディーゼル酸化触媒の効率は90%です。目に見える粒子状物質や排気臭のほとんどが削減または除去されます。
結論
以前は、触媒コンバーターにはニッケル、鉄、セリウム、マンガンなどのより安価な金属が使用されていました。しかし、これらは有毒な排出ガスを有害性の低いガスに変換するのに十分な効果を発揮しませんでした。炭素排出基準に関する規制の変化により、自動車メーカーは触媒コンバーターにより高価な金属を使用せざるを得なくなりました。プラチナ、ロジウム、パラジウムが、炭化水素の削減と窒素酸化物の還元に最適な金属であることが判明しました。
もし触媒コンバーターを交換する必要がある場合、おそらく1,000ドルから3,000ドルの費用がかかるでしょう。繰り返しますが、貴金属とその価値に対して支払っているのです。安易な解決策を選び、触媒コンバーターの交換を避けないでください。そうしないと、地域で捕まった場合に法的な危険に直面する可能性があります。