在过去，汽车突突冒的黑灰色尾气，常会呛得人捂鼻子。而如今，却几乎见不到黑灰色的汽车尾气。这是为什么？让我们一起一下让汽车尾气变干净的核心武器——三元催化剂。
未处理过的汽车尾气
藏着什么危险？
在汽车行驶过程中，汽油与空气混合物燃烧做功，在产生热能和机械能时，也会因燃烧不充分而产生大量有害物质。这些有害尾气若未经处理就排放出来，会危害人体健康和生态环境。
尾气中的有害成分主要包括一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化合物（NOX）以及颗粒物（PM2.5）。一氧化碳无色无味，会钻进血液里，抢占氧气的“位置”，让人头晕、恶心，严重时还会危及生命；碳氢化合物会刺激呼吸道，是形成雾霾的“帮凶”；最危险的是氮氧化物（NOX），它会导致眼睛红肿、喉咙发痒，长期接触还会损伤肺部，甚至引发哮喘等疾病；除此之外，尾气里还有颗粒物，像PM2.5这类微小颗粒能直接进入肺部深处，进而危害健康。同时，这些有害物还会加剧温室效应，破坏生态环境。
为了减少汽车尾气对人体和环境的危害，世界各国都制定了严格的尾气排放标准。在我国，尾气排放标准不断升级，目前执行的是国六排放标准6b阶段，是当今全球最严格的排放标准之一。
三元催化转化器示意图（供图/熊海峰）
汽车尾气的清洁之旅
为了清洁汽车尾气，科学家们研制出了更高效的装置——三元催化转化器。
高温尾气在发动机燃烧室产生，随后会进入排气管前段和散热片部分来降温。接下来，尾气就会从入口进入三元催化转化器。这是一个安装在排气管中间的金属装置，经过内部催化剂的净化处理（化学催化），尾气中的有害物质最终会被转化成无害物质从出口排出。
得益于这场“旅行”，汽车尾气从有害变成相对无害。而三元催化转化器，就是一位大功臣。
帮助有害物质
快速跨越“高山”
三元催化转化器的核心结构是蜂窝陶瓷载体，这种载体有很多小孔，而在蜂窝陶瓷的孔壁上，附着了一层薄薄的催化剂涂层，这层涂层里藏着真正的“魔法师”——以铂、钯、铑3种金属为主要活性位点的贵金属催化剂，也称三元催化剂。
三元催化剂催化过程简要示意图（供图/熊海峰）
三元催化剂就像给有害气体分子在山下打通了一条快速“隧道”，让它们更容易跨越分子转化所需的能量“高山”，从而将有害物质快速转化成无害物质。
当有毒的尾气穿过蜂窝陶瓷的小孔，接触到三元催化剂时，催化剂会降低反应所需的能量壁垒，让有害气体分子更容易发生化学反应：一氧化碳和氧气反应，变成二氧化碳（CO2）；碳氢化合物和氧气反应，变成二氧化碳和水；氮氧化物则会分解成氮气（N2）和氧气（O2）。经过三元催化剂处理后的汽车尾气，主要成分变成了二氧化碳、水和氮气，这些成分对人体和环境都无害。
当天空更澄澈，当道路周围的空气更加清新，请不要忘记汽车尾气催化技术在绿色交通中贡献的力量。除了改善尾气，我们还能为清新空气做些什么呢？快来和大家说一说吧！
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责任编辑｜赵青云 原飞燕
运营编辑｜原飞燕
质量审核 | 李雅欣
图文来源 | 《知识就是力量》杂志《让汽车尾气变干净》，撰文/熊海峰（厦门大学化学化工学院），原文有删改，原创作品转载请注明来源。
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