Neuartiges Verfahren zur selektiven Entstickung von Kfz-Abgasen mittels Ionenleiter, NOx-speicherndem Werkstoff und poröser Diffusionsbarriere

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Ralf Moos
• Fachliche Zuordnung: Materialien und Werkstoffe der Sinterprozesse und der generativen Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2009
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5453764

Zur Minderung von Stickoxiden in mageren Kfz-Abgasen sollen grundlegende Arbeiten zu einer neuartigen Methode der selektiven Entstickung durchgeführt werden. Das Verfahren benötigt weder einen kurzzeitigen Fettbetrieb noch die Zugabe eines ammoniakbildenden Reduktionsmittels. Es hat einen hohen Wirkungsgrad. Hierzu wird auf eine mit porösen Elektroden versehene, Sauerstoffionen leitende Membran eine NOx-speichernde Beschichtung aufgebracht, die durch eine poröse Schicht, die als Diffusionsbarriere wirkt, vom Abgas abgetrennt wird. In einer ersten Speicherphase belädt sich der NOx-Speicher mit Stickoxiden unter der Bildung von Nitraten. In einer zweiten Phase wird an die Membran ein elektrisches Feld angelegt und damit ein hoher Sauerstoffionenstrom durch die Membran getrieben. Aufgrund der diffusionshemmenden Beschichtung können Sauerstoffmoleküle aus dem Abgas nur in geringem Maße zur NOx-Speicherschicht nachdiffundieren und es entsteht innerhalb der NOx-Speicherschicht eine lokal fette Atmosphäre. Dann kann an der katalytisch aktiven Kathode der Membran NOx in N2 und 02 gespalten werden. Das entstandene 02 wird als Ion durch die Membran transportiert. An der Anode werden die 02-Ionen wieder zu 02-Molekülen oxidiert und ins Abgas abgegeben. Erste Abschätzungen, die als Vorarbeit zu diesem Projekt durchgeführt wurden, zeigen, dass durch diese spezielle Anordnung bei geeigneter Wahl der Parameter der diffusionshemmenden Beschichtung und bei geeigneter Wahl der Werkstoffe für NOx-Speicherschicht und Membran ein Wirkungsgrad von 38% erreicht werden kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen