Sicherstellung einer verlängerten Lebensdauer von Fahrzeugkatalysatoren
Die Leistungsfähigkeit und die Lebensdauer von Stickstoffoxid-Speicherkatalysatoren (NOx) sowie die Kraftstoffeffizienz des Motors könnten durch die Verwendung von schwefelfreien Kraftstoffen in hohem Maße positiv beeinflusst werden. Im Verlauf der letzten Jahre konnte ein eindeutiger Trend hin zu einem geringeren Schwefelgehalt in Dieselkraftstoffen beobachtet werden. Einen Schwefelgehalt von unter 10ppm zu erreichen, wäre aus technologischer und ökonomischer Sicht allerdings mit Schwierigkeiten verbunden. Dieser extrem geringe Schwefelgehalt bot den NANOSTRAP-Projektpartnern allerdings die Möglichkeit, Schwefeloxidfallen (SOx) in Form einer Wechselkomponente oder solche, bei denen eine Regeneration ex-situ möglich ist, zu verwenden. Selbst falls diese SOx-Fallen über eine nicht ausreichende Effizienz verfügen, sämtliche Schwefelverbindungen aus den Dieselabgasen zu entfernen, können mit einer Kombination aus SOx/NOx-Fallen immer noch umfangreich positive Ergebnisse erreicht werden. Indem das im Abgas enthaltene SOx in einer SOx-Falle gespeichert wird, bevor es in die NOx-Falle gelangt, ist ein permanenter Verlust der Leistungsfähigkeit des NOx-Speicherkatalysators aufgrund einer Schwefelvergiftung ausgeschlossen. An den Forschungseinrichtungen der Venezia Technologie SpA wurden hierzu verschiedene Materialien für Schwefelfallen vorbereitet. Eines der wichtigsten Ziele war die Entwicklung von Schwefelfallen, bei denen keine Edelmetalle verwendet werden. Aufgrund des geringen Schwefelgehalts der Abgase in Kombination mit ihren hohen Geschwindigkeiten waren äußerst reaktive Oberflächen zur Absorbierung und Oxidation des SOx erforderlich. Die vorbereiteten Materialien für die Schwefelfalle enthielten Cer (Ce) als Sauerstoffspeicherkomponente sowie Kupfer (Cu) und Mangan (Mn) als Oxidationskomponenten. Diese Materialien absorbieren unter mageren Bedingungen SOx und geben das so aufgenommene SOx unter fetten Bedingungen wieder ab. Um den Wirkungsgrad der SOx-Speicherung dieser Materialien zu bewerten, wurde ihr dynamisches Verhalten unter nichtisothermen Bedingungen untersucht. Die NANOSTRAP-Projektpartner haben versucht sich den realen Bedingungen von Fahrzeugen anzunähern; die Abgastemperatur ist hier nicht konstant. Während der detaillierten Untersuchung der Abhängigkeit der SOx-Speicherfähigkeit von der Temperatur konnten große Unterschiede zwischen Materialien, die mit unterschiedlichen Verfahren hergestellt wurden, festgestellt werden. Venezia Technologie SpA macht daher die Notwendigkeit weiterer Forschungsarbeiten deutlich, bevor mit den neu entwickelten Materialien die hohe Leistungsfähigkeit von edelmetallhaltigen Materialien zur Unterstützung der Oxidation von SOx erreicht werden kann.
