Catalyseur

Le pot catalytique ou catalyseur est un élément de l'ensemble du pot d'échappement des moteurs à combustion interne qui vise à réduire la nocivité des gaz d'échappement.

Catalyseur RS-Sport

Constitution

Vue de la structure interne d'un pot catalytiquebr

Il est constitué d'une chambre d'acier inoxydable dans laquelle sont conduits les gaz d'échappement, lesquels traversent les conduits d'une structure en nid d'abeille généralement faite en céramique. L'intérieur des conduits est recouvert d'une fine couche de cristaux combinant de l'alumine, de l'oxyde de cérium et au moins trois « métaux précieux » à savoir les métaux rares du groupe des platinoïdes : outre le platine lui-même, le palladium et le rhodium qui contiennent aussi jusqu'à 228 ppt d'osmium. La structure interne du pot est conçue pour offrir une grande surface de contact entre les éléments catalyseurs et les gaz d'échappement. Au milieu des années 1990, un pot catalytique contenait de 3 à 7 g de platine et de 0,5 à 1,5 g de rhodium3.

Fonctionnement

Les éléments catalyseurs déclenchent ou accentuent les réactions chimiques qui tendent à transformer les constituants les plus toxiques des gaz d'échappement (monoxyde de carbone, hydrocarbures imbrûlés, oxydes d'azote), en éléments moins toxiques (eau, CO2 et diazote, N2).

Il existe deux grands types de pot catalytique, chacun adapté à la nature du carburant utilisé.

Le pot n'est efficace qu'à partir d'environ 400 °C, ce qui explique qu'ils soient peu efficaces sur de petits trajets et en ville qui ne laissent pas le temps au pot catalytique de chauffer suffisamment.

Les réactions d'oxydation (demandant une forte présence d'oxygène) et de réduction (demandant une faible présence d'oxygène) sont contradictoires. Elles ne se produisent simultanément que si la quantité d'air lors de la combustion est optimale. Ceci est assuré par la sonde lambda qui renseigne le calculateur de gestion du moteur sur la quantité de carburant à injecter.

Une réaction parasite de ce type de catalyseurs aux températures élevées :

2NO + CO → N2O + CO2

Sonde lambda : Les modèles récents sont équipés d'une double sonde à oxygène (dite "lambda") liée à un calculateur électronique qui pilote la quantité de carburant à injecter dans le moteur (le rapport idéal air/carburant est de 14,7/1). Si la proportion de carburant augmente, les rejets de monoxyde de carbone (CO) et d'hydrocarbures (HC) augmentent aussi, si elle diminue (mélange pauvre), c'est le taux d'oxydes d'azote (NOx) qui augmente et, par suite la probabilité de production d'ozone et peut-être de PANs (peroxyacetyl nitrate, autre type d'oxydant produit par la circulation).

Composés-tampons : Ce sont des composés (rhodium, mais surtout oxyde de cérium) ajouté à l'alumine du support pour limiter l'impact des variations de composition des gaz en stockant un peu d'oxygène quand il est en excès pour le rejeter quand il manque.