Abgaskatalysator

Definition: Unter einem Katalysator versteht man im allgemeinen einen Stoff, der eine chemische Reaktion beschleunigt, ohne dabei selber verbraucht zu werden.

Die Luftverschmutzung nimmt von Jahr zu Jahr betrachtlich zu, dass Auto ist dabei neben wachender Industrie und Stadte ein wichtiger Faktor (60 % der Waldflachen sind in Deutschland bereits geschadigt.

Ein Abgaskatalysator dient dazu, die Abgase aus z. B. einem Automotor nachzubehandeln bzw. umweltvertraglicher zu machen, sprich, Schadstoffe zu reduzieren.

Im Katalysator werden Uberreste des Benzin verbrannt, sowie die enthaltenen Kohlenwasserstoffe, Stickstoffoxide und Kohlenmonoxid bis zu 90 % abgebaut.

2. Was passiert im Katalysator? Bei einer optimalen Verbrennung des Benzine, entstehen vorwiegend Kohlendioxid und Wasserdampf. Hinzukommen zu einem gewissen Anteil Stickstoffoxide und Kohlenmonoxid. Unverbranntes Benzin gelangt mit den Abgasen auch in die Umwelt.

Kohlenmonoxid sowie Kohlenwasserstoffe werden im Katalysator oxidiert, Stickstoffmonoxid reduziert. Die auf Abbildung -1- zu sehenden chemischen Reaktionen erganzen sich bei Oxidation und Reduktion gegenseitig. Sie verlaufen voneinander abhangig. Die Abgaszusammensetzung muss im stochiometrischen Bereich liegen, um eine gleichzeitige Minderung der Schadstoffe zu erzielen.

Um das zu erreichen, ist ein annahernd konstantes Luft-Kraftstoff-Gemisch bei allen Lastzustanden des Motors notig, was mit einer einfachen Gemischsteuerung nicht zu erreichen ware.

Ein geschlossener Regelkreis wird benotigt. Dieser soll sicherstellen, dass permanent die richtige Menge Sauerstoff fur die Verbrennung zugefuhrt wird.

Mit einem neuartigen Sauerstoffsensor, der Lambda-Sonde (-Sonde), hatte man nun einen sogenannten geregelten Kat. Gebaut. Lambda ist eine Luftverhaltniszahl und gibt an, wie weit der theoretische Luftbedarf erreicht ist.

(=zugefuhrte Luftmenge/theoretisch benotigte Luftmenge Ist (< 1 (fettes Gemisch -wenig Sauerstoff) so sind im Abgas hohe Anteile an CO und CxHy vorhanden.

Ist (>1 (mageres Gemisch) steigt der NOx Anteil stark an.

Ein optimaler Zustand ist erreicht, wenn (1 ist.

Die gleichzeitige Umwandlung der drei Schadstoffkomponenten in Verbindung mit der geregelten Gemischbildung stellt der sogenannte Dreiwegekatalysator dar. Er gilt zur Zeit noch als wirksamstes Abgasreinigungssystem.

Aufbau des Dreiwegekatalysators Fur die katalytische Abgasnachbehandlung werden Edelmetalle wie z. B. Platin und Rhodium verwendet. Durch ein Herabsetzen der Reaktionsgeschwindigkeit konnen die Reaktionen also schon bei wesentlich niedrigeren Temperaturen ablaufen.

Der Tragerkorper ist wabenformig und besteht entweder aus gewickelter Metallfolie oder aus einer Keramikmasse (siehe Abbildung 2). Er wird mit einer Edelmetallmischung, meistens aus Platin und Rhodium, im Verhaltnis 5: 1 beschichtet.

Die Beschichtungsmenge ist ziemlich dunn, betragt 40-50 g/ft3 (1 foot =0, 3 Meter). Zur ...