Aktuell 28.01.2021
Toru Murayama von der Tokyo Metropolitan University und sein Team haben einen neuartigen Katalysator entwickelt, der die gefährlichen Schadstoffe in allen Betriebszuständen zuverlässig knackt und in harmlose Elemente umwandelt.
Bisherige Katalysatoren arbeiten auf Basis von Vanadiumoxid. Wenn das Abgas mit Ammoniak angereichert wird, werden Stickoxide in Sauerstoff und Stickstoff aufgespalten, beides harmlose Bestandteile der Luft. Bei Temperaturen von weniger als 400 Grad Celsius arbeitet dieser selektiv wirkende Katalysator nicht oder nur unzureichend. Deshalb werden die Katalysatoren nahe der Brennkammer installiert, sodass sie einem Hagel von Ascheteilchen ausgesetzt sind. Das lässt sie frühzeitig altern, woraufhin sie ihre Wirkung verlieren und ausgetauscht werden müssen. Ebenso unzulänglich ist die Reinigungswirkung bei Abgasen, die Wasserdampf enthalten, wie es bei Industrieanlagen oft vorkommt.
Die japanischen Forscher lösten das Problem, indem sie einen Teil des Vanadiums durch Wolframatome ersetzten. Das hatte die gewünschte Wirkung. Wenn die Temperatur von idealen 200 bis 400 Grad auf 150 Grad Celsius sank, reduzierte sich der Wirkungsgrad lediglich um fünf Prozentpunkte. Bei einem reinen Vanadiumoxid-Katalysator, der auch bei optimaler Abgastemperatur deutlich weniger effektiv ist als der neu entwickelte, sank die Effektivität beim gleichen Temperaturabfall um 35 Prozentpunkte. Eine der Hauptursachen dafür ist die Entstehung von Wasserdampf bei relativ niedrigen Temperaturen. Der neue Kat ist dagegen jedoch nahezu immun.
Die Forscher haben zudem festgestellt, dass es nicht reicht, eine beliebige Zahl von Vanadium- gegen Wolframatome auszutauschen. Das Mischungsverhältnis muss äußerst ausgewogen sein, sonst sinkt die durchschnittliche Effektivität. Murayama hofft, dass die Industrie seine Ergebnisse bald in Produkte umsetzt. Möglicherweise ist das neue Material auch geeignet, um effektivere Katalysatoren für Autos zu entwickeln, vor allem für die mit Dieselmotor.
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