К таковым относится прежде всего установка каталитических нейтрализаторов. Они используются для обезвреживания выхлопных газов автомобиля путем химического превращения отдельных вредных веществ, содержащихся в них, при помощи катализаторов.
Канальный катализатор изготовляется, как правило, из керамики или металла и имеет «сотовую» структуру. Поверхность катализатора, несмотря на малые размеры, имеет рабочую площадь порядка 3 м2. На эту поверхность нанесен слой платины с небольшой добавкой родия или палладия. Сотовые каналы проходят в продольном направлении.
По характеру осуществляемой в нейтрализаторах реакции они подразделяются на окислительные (называемые также дожигателями), восстановительные и бифункциональные. В окислительных нейтрализаторах при 250—800°С происходит окисление продуктов неполного сгорания — оксида углерода и углеводородов:
2СО + О2 = 2СО2;
СnНm + (n + m/4)Оm = nСОm + (m/2)НmО.
Первые каталитические конверторы, использующие окисляющий катализатор, были установлены на моделях американских автомобилей, выпускаемых с 1975 г. Активный катализатор представлял собой благородный металл (например, Рd, Рt) или смесь оксидов металлов типа Fе2O3/Сг2O3 и СоО/Сг2О3 на инертном носителе. Карбюратор, используемый в этой системе, создавал «обогащенную» смесь, что приводило к выбросу несгоревших углеводородов из первичной камеры сгорания. Этот избыток углеводородов затем окислялся катализатором при более низкой температуре и дополнительном пропускании воздуха, что минимизировало также и образование NОx.
В восстановительных нейтрализаторах для глубокого восстановления оксидов азота необходимо, чтобы газ, поступающий в реактор, был слабо восстановительным или близким к нейтральному. В этом случае реакции восстановления оксидов азота в нейтрализаторе будут протекать достаточно полно:
2NO + 2СО = N2 + 2СО2;
Помимо СО, водород также присутствует в качестве восстанавливающего агента; он образуется при реакции паров воды (продукт сгорания) с любым несгоревшим углеводородом. Эта реакция может быть показана для метана (стехиометрия приблизительна):
2Н 2О + 4СН4 →2СО + С 2Н2 + 9Н2,
Н2 + NOx → N2+ Н2O
Наиболее современные разработки представляют собой двойную (бифункциональные катализаторы) систему, работающую с почти полным соблюдением стехиометрического отношения топливо/воздух: 1) восстановительный катализатор (восстанавливает NОх до N2); 2) подача воздуха; 3) окислительный катализатор для окисления остаточных углеводородов и СО.
Испытания катализаторов российского производства показали, что они снижают уровень СО в отработанных газах на 80%, СnНm — на 70%, NO — на 50%. В целом токсичность выброса уменьшается в 10 раз. Процесс окисления, протекающий при прохождении выхлопных газов через слои катализатора (например, керамические гранулы), практически беспламенный.
Предпринятые поиски других, более дешевых и доступных катализаторов привели к выводу, что в известной степени платину могут заменить палладий, рутений, а также оксиды меди, хрома, никеля,
диоксид магния.
В настоящее время проводятся поисковые работы по созданию сажевых фильтров с системой регенерации, обеспечивающих снижение выбросов твердых частиц на 80–90%. Разрабатываются также конструкции трехкомпонентных каталитических нейтрализаторов, которые позволят обеспечить выполнение требуемых норм выбросов.