FVV-Nr. 1141
Bearbeiter: M.Sc. H. Dubbe
Kurzbeschreibung:
Platin-/Palladium-Katalysatoren: Einfluss der Zusammensetzung, der Alterung und der Edelmetalloxid-Bildung auf die charakteristischen Eigenschaften und reaktionskinetischen Modellparameter
Hintergrund:
Der Dieseloxidationskatalysator (DOC) hat in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen, da er im Gegensatz zu seiner früheren Anwendung als stand-alone-Einheit nun in Kombination mit anderen Abgasnachbehandlungseinheiten wie dem Dieselpartikelfilter (DPF) und entweder einem Stickoxidspeicherkatalysator (NSC) oder der selektiven katalytischen Reduktion (SCR) zum Einsatz kommt. Üblicherweise wird der DOC vor den anderen Einheiten positioniert um die NO2/NOx Rate zu erhöhen. Eine höheres NO2/NOx-Verhältnis begünstigt dabei den Rußabbrand beim DPF bei niedrigen Temperaturen sowie die NOx-Umsetzung am SCR und NSC. Des Weiteren hat der DOC die Funktion, gezielt erzeugte Kohlenwasserstoffe umzusetzen, um durch die entsprechende Exothermie z.B. beim Kaltstart oder bei der Regeneration des Partikelfilters den Abgasstrang aufzuheizen. Die korrekte Beschreibung des Umsatzverhaltens des DOC ist daher einerseits on-board für die Motorsteuerung notwendig. Andererseits wird sie für die detaillierte offline Simulation des gesamten Abgasstrangs benötigt.
Je nach Anwendung und aktuellem Marktpreis der Edelmetalle kommen unterschiedliche DOCs zum Einsatz. Als aktive Edelmetallkomponente findet dabei sowohl ausschließlich Platin (Pt-only), Palladium (Pd-only) oder eine Legierung aus beiden Komponenten Anwendung. Die Übertragbarkeit globalkinetischer Modelle für einen bestimmten Katalysatortyp auf andere Katalysatorsysteme ist derzeit noch nicht vollständig geklärt. Hierfür ist eine Korrelation zwischen den Edelmetall-Anteilen und der Kinetik erforderlich.
Des Weiteren ist das Umsatzverhalten des Katalysators bei reversibler Aktivitätsänderung durch Edelmetalloxidation von Interesse ebenso wie irreversible Alterungserscheinungen. Kenntnisse über die Bedingungen, bei denen Aktivitätsänderungen stattfinden, ermöglichen es, die Betriebsbedingungen des Katalysators über ein gezieltes Motormanagement in einem optimalen Betriebsbereich zu halten und Aktivitätsverluste zu vermeiden. Indem diese Vorgänge simulativ abgebildet werden können die Entwicklungszeit und -kosten zur Auslegung von Abgasanlagen sowie zur Entwicklung von on-board-Reaktivierungsstrategien drastisch reduziert werden.
Ziel des Projekts:
Im vorliegenden Projekt wird die Übertragbarkeit der bisherigen Erkenntnisse über Pt-DOCs auf Pt-/Pd-Mischungen überprüft sowie das Alterungsverhalten in Abhängigkeit verschiedener Pd-Beimischungen untersucht. Die Ergebnisse sind in Form einer Modellparametrierung zu quantifizieren. Darüber hinaus wird der Effekt der Edelmetall-Oxidbildung genauer untersucht. Bisherige Beobachtungen am Pt haben einen starken Einfluss (Hysterese) auf die Kinetik aufgezeigt. Daher ist auch hier die Auswirkung bezüglich Pd zu untersuchen und zu quantifizieren.