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Der DIESEL-KATALYSATOR. Gliederung - Allgemeines über den (Diesel-)Katalysator - Aufbau eines Dieselkatalysators - Funktion des Dieselkats - chemische.

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Präsentation zum Thema: "Der DIESEL-KATALYSATOR. Gliederung - Allgemeines über den (Diesel-)Katalysator - Aufbau eines Dieselkatalysators - Funktion des Dieselkats - chemische."—  Präsentation transkript:

1 Der DIESEL-KATALYSATOR

2 Gliederung - Allgemeines über den (Diesel-)Katalysator - Aufbau eines Dieselkatalysators - Funktion des Dieselkats - chemische Vorgänge bei dem Dieselkatalysator -Unterschied zwischen Diesel- und Benzin(Otto-)motor -heterogene/homogene Katalyse - Abgaswerte Vergleich - Umwelt pro und kontra - Aktuelles → VW-Krise

3 Was ist ein Katalysator? „Ein Stoff, welcher eine chemische Reaktion hervorruft und/oder beschleunigt, ohne selbst daran teilzunehmen.“

4 Fahrzeug-/Dieselkatalysator Der Katalysator hilft dabei die Schadstoffemissionen die entstehen und im Abgas vorhanden sind, stark zu verringern.

5 Allgemeine Funktion „Der Katalysator hat die Aufgabe Schadstoffemissionen von Verbrennungsmotoren durch eine chemische Reaktion in unschädliche Gase umzuwandeln.“

6 Geschichtlicher Hintergrund - Erfinder: Eugene Houdry - Houdry machte sich Gedanken über den Einfluss von Autoabgase - er gründete die Oxy-Catalyst Company → zuständig für Entwicklung von Abgaskatalysatoren von Benzinmotoren - Houdry = seiner Zeit voraus → 1956 Patent für die Kats - ABER: Am Antiklopfmittel der Katalysatoren war Blei, welches die Autoabgaskatalysatoren vergiftete. - Mooney und Keith erfanden später den drei- Wege-Katalysator, welcher 1973 auf den Markt kam -Problem: → Anstieg der Ruß-Emission → Verlust der Motorleistung

7 Aufbau eines Katalysators 1. Träger: Monolithe (AlMg-Silikat = Keramik) oder Metallträger von tausenden Kanälen durchzogen, um die Oberfläche zu vergrößern geringer Strömungswiderstand durch dünne Wände 2. Zwischenschicht (Washcoat) Schicht aus Al2O3 Vergrößerung der Oberfläche um das 7000-fache Erhöhung der Sauerstoffspeicherfähigkeit

8 Aufbau eines Katalysators 3. Katalytisch aktive Schicht Edelmetalle rufen Reaktion hervor: Platin, Rhodium, Palladium Platin: begünstigt Oxidationsvorgang Rhodium: begünstigt Reduktionsvorgang 4. Gehäuse mit Dämpfung keramische Träger sehr spröde andere Wärmedehnung als das Gehäuse Dämpfungsschicht, Drahtstrick, Keramikfasermatte

9 Schadstoffe im Abgas - Kohlenmonoxid farb- und geruchloses, hochgiftiges Gas unvollständige Verbrennung Kohlenstoff verbrennt bei Sauerstoffmangel zu Kohlenmonoxid. 2C+O 2  2CO Umwandelung von Kohlenmonoxid zu Kohlenstoffdioxid durch den Oxidationskatalysator CO+1/2O 2  CO 2 Weiterhin wird der teilweise verbrannte Kohlenwasserstoff zu Wasserdampf und Kohlendioxid umgewandelt 4CH+5O 2  4CO 2 +2H 2 O wirkt in kleinsten Mengen tödlich -> behindert als Atemgift den Sauerstofftransport im Blut durch die roten Blutkörperchen

10 Schadstoffe im Abgas -Stickoxide Stickoxide: N 2 O, NO, N 2 O 3, NO 2, N 2 O 4, N 2 O 5 starke Atemgifte Saurer Regen: ->Oxidation von Stickstoff aus der Luft: N+O 2  NO 2 beteiligt an der Bildung von Ozon in der Atmosphäre

11 Schadstoffe im Abgas - Schwefeldioxid Schwefelreste des Erdöls im Benzin und Diesel Verbrennung von Schwefel im Motor zu Schwefeldioxid. S+O 2  SO 2 lungenreizendes Gas Hauptverursacher für Sauren Regen und Waldsterben

12 Unterschied Benzin- / Dieselmotor Benzinmotor Benzin-Luft-Gemisch gelangt in den Brennraum des Motors mit Hilfe einer Zündkerze wird ein kurzer elektrischer Zündfunke erzeugt das Gemisch wird zeitlich genau zur Explosion gebracht Benzin: CO, HC und NO, NOx Dieselmotor kein zündfähiges Luft-Kraftstoff- Gemisch, sondern ausschließlich Luft Luft wird zunächst im Zylinder hoch verdichtet, Erwärmung auf etwa 700 bis 900 °C Einspritzung und Feinstverteilung des Kraftstoffes in der heißen Luft im Brennraum Kraftstoff wird von der Oberfläche beginnend verdampft das Dampf-Luft-Gemisch zündet Diesel: CO, HC und NOx, SO2 und Rußpartikel

13 Vergleich Diesel / Benzin

14 heterogene Katalyse homogene Katalyse

15 Abgaswertevergleich Dieselmotoren: Euro 6: CO: 500 mg/km, HC&NO (und andere Stickoxide) : 170mg/km, Stickoxide: 80mg/km PM (Feinstaub, eng. Particulate Matter): 4,5mg/km, Ottomotoren: Euro 6: CO: 1000mg/km, HC&NO (und andere Stickoxide), stickoxide: 60mg/km PM (Feinstaub): 4,5mg/km

16 Umwelt ● positive Effekte: nicht wirklich welche, ist nur lohnender auf lange Strecken, VS ● negative Effekte: starke Rußbildung durch Hochofenchemie, Boudouard-Gleichgewicht, was sich mit dem Prinzip von Le Chatelier erklären lässt und eine zu hohe Emissionsrate an Stickstoff.

17 Aktuell: VW-Krise → Dieselmotor - Diesel-Motoren beteiligt am VW- Abgasskandal (2015) - Grund: Abgaswerte manipuliert ABER: - Diesel-Fahrzeuge haben keinen Drei-Weg- Katalysator. Daher sind die mit den Gasen verbundenen Stickoxide (NOx) sehr schädlich für die Umwelt: →Atmungsorgane werden geschädigt/gereizt →Grund für Bildung von Ozon/Smog →Verstärkung der Erderwärmung

18 Quellen https://de.wikipedia.org/wiki/Antiklopfmittel https://de.wikipedia.org/wiki/Fahrzeugkatalysator stickoxid.html https://www.fh-muenster.de/fb1/downloads/personal/juestel/juestel/KFZ-Katalysatoren_KatharinaAlbers- PatrickPuklowski_.pdf https://de.wikibooks.org/wiki/Motoren_aus_technischer_Sicht/_Zusammenfassung:_Vergleich_der_Verbrennungsm otoren https://de.wikipedia.org/wiki/Abgasnorm#Pkw_mit_Dieselmotor https://3c.web.de/mail/client/dereferrer?redirectUrl=http%3A%2F%2Fwww.chemie.de%2Flexikon%2FHeterogene_ Katalyse.html https://3c.web.de/mail/client/dereferrer?redirectUrl=http%3A%2F%2Fwww.chemie.de%2Flexikon%2FHomogene_K atalyse.html


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