Co je uvnitř katalyzátoru a proč je tak cenný

V katalyzátoru není platinové síto, ale keramická voština potažená vrstvou o tloušťce dvou až čtyř setin milimetru. Vzácných kovů je v ní řádově gram, přičemž rhodia, na kterém všechno stojí, jen desetiny gramu. A za katalyzátor vyříznutý z auta nesmí výkupna běžnému člověku zaplatit vůbec nic.

Ve zkratce

• Třícestný katalyzátor řeší tři reakce naráz a potřebuje k tomu lambda sondu.
• Nosič je keramická voština se stovkami buněk na čtvereční palec.
• Vrstva s katalyzátorem má tloušťku dvacet až čtyřicet mikrometrů.
• Rhodia je v katalyzátoru nejméně, ale má největší vliv.
• Krádež trvá řádově minuty, protože je díl přišroubovaný zespodu.
• Vyříznutý katalyzátor je na prohlídce vážná závada, ne nebezpečná.
• Výkupna nesmí za části vozidla platit nepodnikající osobě ani bezhotovostně.

Proč třícestný

Historie vysvětluje i jméno. První komerční autokatalyzátory ze sedmdesátých let byly dvoucestné a odstraňovaly jen oxid uhelnatý a nespálené uhlovodíky, zatímco oxidy dusíku se řešily recirkulací spalin. Pak přišlo dvouložné uspořádání, kde motor jel bohatě, na prvním loži se oxidy dusíku redukovaly a do výfuku se vháněl sekundární vzduch pro oxidaci na druhém loži. Fungovalo to, ale zhoršovalo spotřebu.

Zlom přinesla lambda sonda. Až regulace ve zpětné vazbě umožnila držet složení směsi tak přesně, aby na jediném loži běžely všechny tři reakce současně: oxidace oxidu uhelnatého, oxidace uhlovodíků a redukce oxidů dusíku.

Právě proto katalyzátor potřebuje směs kolem stechiometrického poměru. Jak úzké to okno je, ukazuje měření: v pásmu lambda mezi 0,995 a 1,001 stoupne teplota potřebná k devadesátiprocentní přeměně oxidů dusíku o víc než dvě stě stupňů, a nad hodnotou 1,001 se jí nedosáhne při žádné teplotě. Česká vyhláška proto při měření emisí požaduje lambda jedna s tolerancí tří setin.

Co je uvnitř

Rané katalyzátory používaly kuličkový nosič nasypaný mezi dvě síta, ale ten měl velký tlakový spád a obrušoval se. Nahradil ho monolit, tedy voština s množstvím rovnoběžných kanálků, kterými výfukové plyny protékají.

Hustota buněk se dnes pohybuje ve stovkách na čtvereční palec a u benzinových aut jde i přes tisíc. Stěny voštiny samy o sobě mají velmi malý specifický povrch, řádově tři desetiny metru čtverečního na gram, takže se na ně nanáší porézní vrstva zvaná washcoat, jejíž specifický povrch je nad sto metrů čtverečních na gram.

Ta vrstva má tloušťku dvacet až čtyřicet mikrometrů, tedy dvě až čtyři setiny milimetru. A vzácné kovy nejsou samostatnou vrstvou, jsou rozptýlené na povrchu a v pórech právě téhle vrstvy.

Kolik je v něm kovu

Čísla vycházejí z deseti reálných formulací pro vozidlo splňující normu Euro 5 a jsou spíš u spodní hranice tehdejší praxe, protože větší motory mají větší bloky a víc kovu. Řádově tedy jde o jednotky gramů, ne o desítky.

Proč zrovna rhodium

Protože je mimořádně účinné pro přeměnu oxidů dusíku a nahradit se nedá. Ve studii výrobce se ukázalo, že zvýšení obsahu rhodia zlepší výsledek výrazně, zatímco zvýšení platiny nebo palladia o srovnatelné množství pomůže podstatně méně.

Vzniká tak paradox: rhodia je v katalyzátoru nejméně, ale rozhoduje o nejvíc. Cenové výkyvy proto vedly výrobce k jeho postupnému úspornějšímu využívání.

Ke vzácnosti přispívá i to, odkud pochází. Naprostá většina primární těžby připadá na jedinou zemi a naprostou většinu poptávky tvoří právě automobilový průmysl, přičemž zhruba třetina celkových dodávek pochází z recyklace. Americká geologická služba přitom těžbu rhodia po zemích vůbec nezveřejňuje, na rozdíl od platiny a palladia.

Sedm věcí, které se o katalyzátorech říkají špatně

1. Že je uvnitř platinové síto. Je to keramická voština s mikronovou vrstvou.
2. Že platiny je nejvíc a je nejcennější. Rozhoduje rhodium, kterého je nejméně.
3. Že katalyzátor odstraňuje oxid uhličitý. Naopak ho z oxidu uhelnatého vyrábí.
4. Že hláška o účinnosti znamená nefunkční díl. Znamená pokles pod stanovenou mez.
5. Že bez katalyzátoru je auto rovnou nezpůsobilé. Je to vážná závada, tedy třicet dnů.
6. Že výkupna smí zaplatit bezhotovostně. Za části vozidla nesmí zaplatit vůbec.
7. Že se krade dlouho. Odřezání trvá řádově minuty.

Proč se kradou

Důvod je prostý: díl je přišroubovaný zespodu vozidla, obsahuje vzácné kovy a jeho odstranění trvá podle amerického pojišťovacího sdružení jen několik minut.

Rozsah jevu je vidět na datech z pojistných událostí ve Spojených státech, kde počet nároků vzrostl z necelých sedmnácti tisíc v roce 2020 na skoro pětašedesát tisíc v roce 2022.

U nás lze doložit hlavně jednotlivé případy z policejních zpráv, ze kterých plyne důležitá právní věc: nejde jen o krádež, ale zpravidla i o poškození cizí věci, protože se výfuk odřezává. Pokud jedná organizovaná skupina, sazba je výrazně vyšší.

Co se týče oblíbenosti hybridů, doložitelné je vysvětlení britské policie: jejich katalyzátor se používá méně a kovy v něm méně korodují, takže má díl vyšší hodnotu. Rozšířená verze, že hybridy mají od výroby víc kovů, se z primárního zdroje ověřit nedá.

Co pomáhá

Doporučení jsou vesměs jednoduchá: parkovat na osvětlených místech nebo v garáži s kamerami, nechat namontovat mechanickou ochranu a vyrýt do katalyzátoru identifikační číslo vozidla, protože označený díl je pro výkup problematický.

Co ho zabije

Katalyzátor se dá otrávit, a mechanismus je popsaný. Fosfor a zinek z motorového oleje vytvoří na povrchu sloučeniny, které aktivní místa zaslepí, a fosfor navíc naváže cer, čímž katalyzátor přijde o schopnost ukládat kyslík. Měřitelně se tím posune teplota, při které začne účinně pracovat.

Druhý nepřítel je nespálené palivo, které se v katalyzátoru dopaluje a přehřívá ho. A třetím je olovnatý benzin, který katalyzátor zničí trvale, což je dnes už spíš historická poznámka.

Katalyzátor potřebuje provozní teplotu, takže při studeném startu nefunguje. Právě proto vzniká velká část emisí v prvních desítkách sekund a proč mu podobně jako filtru pevných částic škodí krátké jízdy, při kterých se nikdy pořádně nezahřeje.

Co říká český zákon

Dvě věci se v článcích běžně píšou špatně.

Za prvé technická způsobilost. Vyříznutý katalyzátor je podle přílohy vyhlášky o technických prohlídkách závada stupně B, tedy vážná, ne nebezpečná. Vozidlo je pak způsobilé ještě třicet dnů a musí se dostavit na opakovanou prohlídku. Nebezpečná závada by přišla až u důsledků typu nadměrného hluku po zásahu do výfuku.

Za druhé výkup. Katalyzátor má vlastní katalogové číslo odpadu a patří mezi kovové odpady se zvláštním režimem. Provozovatel výkupny musí zaznamenat totožnost předávající osoby, vést evidenci pět let, sledovat prostor kamerami a uchovávat záznam měsíc, a platit smí jen bezhotovostně nebo poštovní poukázkou.

U katalyzátoru z auta ale platí ještě přísnější pravidlo. Zákon zakazuje poskytnout úplatu za vyjmenované kovové odpady od nepodnikajících fyzických osob a prováděcí vyhláška mezi ně řadí části vybraného výrobku, přičemž vozidlo je vybraným výrobkem podle zvláštního zákona. Řetězec je tedy uzavřený: za katalyzátor z auta nesmí výkupna běžnému člověku zaplatit vůbec nic, ani bezhotovostně. Jedinou výjimkou v tom ustanovení je kompletní startovací baterie.

Sankce nejsou malé. Vedle pokuty může krajský úřad provozovateli zrušit povolení provozu zařízení. Další témata z provozu vozidla najdete v průvodci automobily.

Časté otázky

Co je uvnitř katalyzátoru?

Keramická voština s množstvím rovnoběžných kanálků, jejichž stěny jsou potažené porézní vrstvou o tloušťce dvaceti až čtyřiceti mikrometrů. Vzácné kovy nejsou samostatnou vrstvou, ale jsou rozptýlené na povrchu a v pórech téhle vrstvy. Stěna voštiny má tloušťku kolem desetiny milimetru.

Kolik je v něm vzácných kovů?

Řádově jednotky gramů. U testovaných formulací pro vozidlo splňující normu Euro 5 vychází na blok o objemu zhruba litru celkem asi 0,7 až 1,4 gramu vzácných kovů, z toho rhodia jen 0,07 až 0,27 gramu. Větší motory mají větší bloky a víc kovu.

Proč je rhodium tak důležité?

Protože je mimořádně účinné pro přeměnu oxidů dusíku a nahradit se nedá. Ve studii výrobce zlepšilo zvýšení obsahu rhodia výsledek výrazně, zatímco zvýšení platiny nebo palladia o srovnatelné množství pomohlo podstatně méně. Rhodia je tedy v katalyzátoru nejméně, ale rozhoduje o nejvíc.

Proč katalyzátor potřebuje lambda sondu?

Protože tři reakce probíhají současně jen ve velmi úzkém pásmu složení směsi. Měření ukázalo, že v pásmu lambda mezi 0,995 a 1,001 stoupne teplota potřebná k devadesátiprocentní přeměně oxidů dusíku o víc než dvě stě stupňů a nad hodnotou 1,001 se jí nedosáhne při žádné teplotě. Až regulace ve zpětné vazbě umožnila nahradit dřívější dvouložné uspořádání jediným ložem.

Co katalyzátor zničí?

Fosfor a zinek z motorového oleje, které na povrchu vytvoří sloučeniny zaslepující aktivní místa a připraví katalyzátor o schopnost ukládat kyslík. Dále nespálené palivo, které se v něm dopaluje a přehřívá ho, a historicky olovnatý benzin, který ho zničí trvale. Škodí mu i krátké jízdy, při kterých nedosáhne provozní teploty.

Jak rychle se dá ukrást?

Podle amerického pojišťovacího sdružení řádově za pár minut, protože je díl přišroubovaný zespodu vozidla jako součást výfukového systému. V Americe vzrostl počet nároků z pojistných událostí z necelých sedmnácti tisíc v roce 2020 na skoro pětašedesát tisíc v roce 2022.

Je auto bez katalyzátoru nezpůsobilé?

Ne hned. Vyříznutý katalyzátor je podle přílohy vyhlášky o technických prohlídkách závada stupně B, tedy vážná, což znamená způsobilost ještě na třicet dnů a povinnost dostavit se na opakovanou prohlídku. Nebezpečná závada by přišla až u důsledků, jako je nadměrný hluk po zásahu do výfuku.

Smí za katalyzátor výkupna zaplatit?

Nepodnikající fyzické osobě nesmí zaplatit vůbec nic, ani bezhotovostně. Zákon o odpadech zakazuje poskytnout úplatu za vyjmenované kovové odpady a prováděcí vyhláška mezi ně řadí části vybraného výrobku, přičemž vozidlo je vybraným výrobkem. Jedinou výjimkou je kompletní startovací baterie. Za porušení hrozí pokuta i zrušení povolení provozu zařízení.