Der DIESEL-KATALYSATOR

Präsentation zum Thema: "Der DIESEL-KATALYSATOR"—  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+O22CO Umwandelung von Kohlenmonoxid zu Kohlenstoffdioxid durch den Oxidationskatalysator CO+1/2O2CO2 Weiterhin wird der teilweise verbrannte Kohlenwasserstoff zu Wasserdampf und Kohlendioxid umgewandelt 4CH+5O24CO2+2H2O • wirkt in kleinsten Mengen tödlich -> behindert als Atemgift den Sauerstofftransport im Blut durch die roten Blutkörperchen

10 Schadstoffe im Abgas -Stickoxide
• Stickoxide: N2O, NO, N2O3, NO2, N2O4, N2O5 • starke Atemgifte • Saurer Regen: ->Oxidation von Stickstoff aus der Luft: N+O2NO2 • 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+O2SO2 • lungenreizendes Gas • Hauptverursacher für Sauren Regen und Waldsterben

12 Unterschied Benzin- / 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 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

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: 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 http://www.kfztech.de/kfztechnik/motor/abgas/katalysator.htm
stickoxid.html PatrickPuklowski_.pdf otoren Katalyse.html atalyse.html