触媒

自動車の排気ガスには、大気を汚染する様々な有害物質が含まれています。目には見えないものの、私たちの健康や環境に悪影響を与える可能性がある物質です。具体的には、窒素と酸素が結びついた窒素酸化物、酸素が不足した状態で炭素が燃焼した時に発生する一酸化炭素、そして燃料が完全に燃え切らずに残ってしまった炭化水素などがあります。これらは、呼吸器系の疾患を引き起こしたり、光化学スモッグの原因となったり、地球温暖化を促進したりするなど、様々な問題を引き起こすことが知られています。 これらの有害物質を無害なものに変えるために、自動車には「触媒」と呼ばれる装置が備え付けられています。触媒は、排気管の中に設置された、いわば排気ガスの浄化装置です。触媒の内部はハチの巣のような構造になっており、表面積を大きくすることで効率的に排気ガスを浄化できるように工夫されています。このハチの巣状の構造には、白金、パラジウム、ロジウムといった貴金属がコーティングされています。これらの貴金属は、化学反応を促進する働き、すなわち「触媒作用」を持っています。 触媒は、それ自身は変化することなく、有害物質を無害な物質に変換する役割を担っています。具体的には、窒素酸化物は窒素と酸素に、一酸化炭素は二酸化炭素に、炭化水素は水と二酸化炭素に変換されます。これらの物質は、元々大気中に存在する物質であり、触媒によって生成されたとしても、大気汚染には繋がりにくい物質です。このように、触媒はまるで空気の番人、縁の下の力持ちのように、私たちの暮らしと環境を守っているのです。ただし、触媒は常に最高の性能を発揮できるわけではありません。例えば、エンジンが冷えている状態では、触媒の温度が低いため十分に機能しません。また、経年劣化によっても性能が低下していくため、定期的な点検や交換が必要です。 適切な整備を行うことで、触媒の性能を維持し、大気汚染の防止に貢献することができます。

排気浄化装置の心臓部と言える部品、それが触媒です。その中でも、初期によく使われたのがペレット触媒と呼ばれるものです。ペレット触媒は、小さな粒状の触媒を容器に詰めて排気ガスを浄化する仕組みです。この小さな粒のことを、ペレットと呼びます。 このペレットは、どのようにして排気ガスを浄化しているのでしょうか。ペレットは、活性アルミナと呼ばれる物質を土台としています。この土台の上に、白金、パラジウム、ロジウムといった希少で高価な金属を薄くコーティングしています。これらの金属は、触媒と呼ばれ、それ自体は変化することなく、他の物質の化学反応を促進する働きがあります。 自動車のエンジンから排出される排気ガスには、有害な物質が含まれています。具体的には、一酸化炭素、燃え切らずに残った炭化水素、そして窒素酸化物です。これらの有害物質は、大気を汚染し、環境や人体に悪影響を及ぼします。そこで、ペレット触媒の出番です。排気ガスがペレット触媒を通過すると、触媒の働きによって有害物質は化学反応を起こします。一酸化炭素は二酸化炭素に、燃え残った炭化水素は水に、そして窒素酸化物は窒素に変化します。二酸化炭素は地球温暖化の原因となる物質ではありますが、一酸化炭素に比べれば毒性ははるかに低く、水と窒素は空気中に元々存在する無害な物質です。こうして、有害な排気ガスは無害な物質へと変換され、大気汚染の防止に貢献しているのです。ペレット触媒は、初期の排気浄化装置において重要な役割を果たしました。その後の技術革新により、現在では異なる種類の触媒も利用されていますが、ペレット触媒の基本的な仕組みは、今もなお様々な場面で応用されています。