Angewandte Chemie

Cover image for Vol. 129 Issue 44

Den vollständigen Artikel und die Anschrift des Autors finden Sie in Angew. Chem 2000, 112 (16), 3062 - 3066

Entstickung von Abgasen

Schwefelunempfindliches Verfahren

Kraftstoff sparen, wer möchte das nicht? Fahrzeuge mit Magermixmotoren sind daher auf dem Vormarsch. Magermixmotoren arbeiten mit Luftüberschuss und kommen mit deutlich weniger Kraftstoff aus. Dadurch wird nicht nur der Geldbeutel des Vielfahrers geschont, sondern auch weniger Kohlendioxid in die Atmosphäre geblasen. Eine reine Freude für die Umwelt sind diese Auspuffgase dennoch nicht, auch sie müssen sorgfältig katalytisch gereinigt werden. Hauptproblem bei den Abgasen der Magermixmotoren sind die bei der Verbrennung entstehenden Stickoxide (NOx), die hier erheblich erhöht sind. Verschiedene Konzepte zur Verringerung von NOx sind derzeit in der Entwicklung. Die vorübergehende Speicherung der Stickoxide in einem Adsorbens spielt dabei die Schlüsselrolle. Der Pferdefuß: Bei Verbrennung schwefelhaltiger Kraftstoffe - und das sind praktisch alle - reichern sich Sulfate an, die die Adsorbentien "vergiften".

Belgische Chemiker um Johan A. Martens haben nun einen neuen Ansatz zur Abgasentstickung bei Magermixmotoren erarbeitet. Ihr Speichermedium ist ein Zeolith, der gegenüber den in Kraftstoffen auftretenden Schwefelverbindungen unempflindlich ist. Der Zeolith besteht aus einer Gerüststruktur mit vielen kleinen "Käfigen", die die Stickoxide der Abgase - NO und NO2 - aufnehmen. Bei einer Betriebstemperatur oberhalb von 200°C werden je ein Molekül NO und ein Molekül NO2 in einem Zeolith-Käfig festgehalten, wo sie zu einem Molekül N2O3 reagieren, das gespeichert wird. Enthält das Abgas mehr NO2 als NO, reagiert der Überschuss zu N2O4 und wird ebenfalls adsorbiert. In vorgegebenen Abständen kann anschließend feuchte Luft über den Zeolithen geleitet werden. Das Wasser verdrängt N2O3 und N2O4 aus den Käfigen, die dabei wieder zu NO und NO2 zerfallen. Im folgenden Intervall der Motorsteuerung können diese Stickoxide wieder in den Vergaser zurückgeführt werden, wo sie durch die zu diesem Zeitpunkt fetten Verbrennungsgase zu Luftstickstoff reduziert werden.

"Anhand von Tests mit Schwefeldioxid-haltigen Abgasen konnten wir unserem Zeolithen eine hohe Schwefelresistenz bescheinigen. Sie reicht aus, um ihn in der Entstickung von Autoabgasen einzusetzen," zeigt sich Martens optimistisch. Weiterer Vorteil der Methode ist die einfache Desorption der Stickoxide durch feuchte Luft. Ein aufwendiges Erhitzen - wie bei vielen anderen Verfahren - ist nicht notwendig.

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