قناة السيارات
منقول من جريدة الإتحاد - ملحق دنيا
=============================
من أجل تخفيض معدل الغازات المنبعثة من السيارات، أصبحت شركات صناعة السيارات أكثر اهتماماً بإنتاج محركات قادرة على التحكم باستهلاك الوقود بحسب الحاجة تماماً دون هدر أية زيادة منه على الإطلاق· ويتمّ ذلك بشكل أساسي بالتحكّم بالنسبة الوزنية لخليط الهواء ورذاذ البنزين عند دخوله إلى الأسطوانة· ومن الناحية النظرية، يؤدي تحضير المزيج الوزني المثالي من الهواء والوقود إلى احتراق البنزين كلّه بعد أن يستهلك كل كمية الأوكسيجين الموجود في تلك الكمية المناسبة من الهواء· وبيّنت الحسابات الكيميائية أن هذه النسبة تقدّر بنحو وزن واحد من البنزين مقابل 15 وزناً من الهواء· ومعنى ذلك أن احتراق غرام واحد من البنزين يستهلك كل الأوكسيجين الموجود في 15 غراماً من الهواء· ونادراً ما تتحقق هذه النسبة عملياً أثناء القيادة مما يؤدي إلى زيادة معدّل الغازات الضارة بالبيئة الناتجة عن هذا الاحتراق الناقص (غير المثالي)·
والغازات الرئيسية المنطلقة من محرّك السيارة عند الاحتراق المثالي هي:
ü غاز النتروجين (الآزوت) ذو الصيغة الكيميائية N2· ويوجد هذا الغاز في الهواء بنسبة 78 بالمئة· وهو غاز غير ضار بالبيئة أو بصحة الإنسان على الإطلاق·
ü ثاني أوكسيد الكربون CO2 الذي ينتج عن الاحتراق الكامل للبنزين في الأسطوانات، أي بوجود وفرة من الأوكسيجين وظروف مثالية للتأكسد· ويفسّر تشكله كيميائياً في أن عنصر الكربون الذي يعد المؤلف الرئيسي لمزيج المركّبات الهيدروكربونية التي يتألف منها البنزين، يتخلّى عن روابطه الكيميائية مع الهيدروجين في تلك المركبات ليتّحد مع أوكسيجين الهواء·
ü بخار الماء H2O وهو المركّب الآخر الناتج عن عملية الاحتراق· وينتج عن اتحاد الهيدروجين الداخل في تركيب البنزين مع أوكسيجين الهواء· وهو مركّب لايحمل أي ضرر للبيئة أو الإنسان·
ويتضح من ذلك أن الاحتراق المثالي للوقود داخل محرك السيارة لا يؤدي إلى إنتاج مركبات ضارة على الإطلاق فيما عدا غاز ثاني أوكسيد الكربون الذي يسهم في احترار الغلاف الجوّي للأرض ولكنه غير مؤذ للإنسان في الأحوال العادية·
ولكن، ونظراً لاستحالة تحقيق الاحتراق المثالي للبنزين في محركات السيارات، فإن ذلك يؤدي إلى انطلاق كميات قليلة من الغازات الضارة من أهمها:
ü أول أوكسيد الكربون CO، وهو غاز سام لا لون له ولا رائحة، يستخدم في الإعدام بغرف الغاز في بعض بلدان العالم· وتكمن خصائص الضارة في كونه مركباً مرجعاً قوياً، أي شديد الشره للأوكسيجين· فإذا استنشق الإنسان كمية كبيرة منه فإنه ينتزع الأوكسيجين المحمول في دم الأسناخ الرئوية مؤدياً إلى نقص في تروية الدماغ بالأوكسيجين، وهي الحالة التي تؤدي إلى الشعور بحالة التخدير والاسترخاء التي يعقبها الموت السريع·
ü الهيدروكربونات والمركبات العضوية القابلة للتطاير· وهي تشكّل المركبات التي لاتحترق ضمن المحرّك ولكنها تتبخّر بفعل الحرارة العالية داخل الأسطوانات· ويؤثر ضوء الشمس على هذه المركبات فيحولها بوجود الهواء إلى مواد شديدة الإضرار بالبيئة والهواء·
ü أكاسيد الآزوت· ومنها أوكسيد الآزوت العادي NO وثاني أوكسيد الآزوت NO2 اللذان يشكلان ضباباً خفيفاً يذوب في مياه الأمطار مشكلاً المطر الحمضي، كما تؤدي إلى تهييج الأغشية المخاطية عند البشر والحيوانات·
هذه هي مجموعات الغازات الرئيسية الثلاث الناتجة عن احتراق البنزين في
محركات السيارات· فكيف يمكن الحدّ من أضرارها أو انبعاثها في الهواء؟·
معظم السيارات الحديثة أصبحت مجهّزة بعلبة معدنية متصلة بأنبوب طرد غازات عادم الاحتراق تدعى المحوّل الحفّاز catalytic converter ذي الشعب الثلاث التي يعمل كل منها على معالجة واحدة من مجموعات الغازات الضارة التي ذكرناها قبل قليل·
ويستخدم المحوّل الحفّاز نوعين مختلفين من المحفّزات الكيميائية هما: محفّز الإرجاع reduction ctalyst ومحفّز الأكسدة oxidation catalyst· ويتألف كل منهما من خلايا خزفية سيراميكية تشبه خلايا النحل الشمعية
ولكنها مطلية بطبقة رقيقة من معدن محفّز عادة ما يكون البلاتين أو الروديوم أو البالاديوم، وكلها من المعادن الثمينة· وتعتمد فكرة استخدام هذا التركيب على تعريض أكبر سطح من المادة المحفّزة لتيار الغازات المنبعثة من المحرّك وتحقيق أكبر وفر في استخدام هذه المعادن ( البلاتين أغلى من الذهب بنحو مرة ونصف)·
وهناك نوعان من التراكيب المستخدمة في المحوّلات الحفّازة هما خلية النحل وكرات الخزف· ومعظم السيارات الآن تستخدم نظام خلية النحل في محولاتها الحفّازة·
ومن عيوب نظام المحرك الحفّاز أنه لايعمل إلا في درجات حرارة بالغة الارتفاع·
فعند بداية تشغيل السيارة في الجوّ البارد، لايعمل المحوّل الحفّاز عمله على الإطلاق خلال الدقائق الأولى مما يؤدي إلى انطلاق الغازات الضارة وكأن الحفّاز غير موجود أصلاً·
واقترح الخبراء حلاً بسيطاً لهذه المشكلة يكمن في تقريب المحوّل من المحرّك بقدر الإمكان حتى ترتفع درجة حرارته بسرعة أكبر
إلا أن هذه الطريقة تؤدي إلى اهتراء المحوّل بسبب تعرضه لدرجات حرارة بالغة الارتفاع·
ومعظم صنّاع السيارات يفضلون تركيب المحوّل الحفّاز تحت المقعد الأمامي حتى يكون بعده عن المحرك مناسباً للإسراع في معالجة الغازات، وهو أيضاً بعد مناسب حتى لاترتفع حرارته لدرجات شديدة الارتفاع·
:طق::طق:
