DE102005038547A1

DE102005038547A1 - Katalysator zur Verwendung bei einer selektiven NOx-Reduktion in NOx-haltigen Abgasen

Info

Publication number: DE102005038547A1
Application number: DE102005038547A
Authority: DE
Inventors: Florian Schott; Sven Dr. Kureti
Original assignee: Universitaet Karlsruhe
Current assignee: Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Priority date: 2005-08-12
Filing date: 2005-08-12
Publication date: 2007-02-15
Also published as: WO2007020035A1; EP1912726A1

Abstract

Ein Katalysator zur Verwendung bei einer selektiven NO_x-Reduktion in NO_x-haltigen Abgasen unter Zuführung von Wasserstoff zu den Abgasen weist einen Grundkörper, eine auf dem Grundkörper aufgebrachte Trägerschicht, eine auf der Trägerschicht aufgebrachte aktive Komponente und einen auf der Trägerschicht aufgebrachten Promoter auf. Die Trägerschicht besteht aus Zirkoniumoxid, die aktive Komponente besteht aus Platin und der Promoter besteht aus Wolframoxid.

Description

Die Erfindung betrifft einen Katalysator zur Verwendung bei einer selektiven NO_x-Reduktion in NO_x-haltigen Abgasen unter Zuführung von Wasserstoff zu den Abgasen nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur selektiven NO_x-Reduktion in NO_x-haltigen Abgasen, ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysators zur selektiven NO_x-Reduktion in NO_x-haltigen Abgasen und ein Verfahren zur selektiven NO_x-Reduktion in NO_x-haltigen Abgasen.
Die in der nahen Zukunft in Kraft tretenden Emissionsvorschriften führen insbesondere auch zu einer Verschärfung von Abgasgrenzwerten von mit Dieselmotoren ausgestatteten Kraftfahrzeugen. Aus heutiger Sicht hat dies zur Folge, dass zur Entfernung von Stickstoffoxiden eine Nachbehandlung des Abgases zwingend erforderlich ist. Diese Problematik gilt auch für andere NO_x-haltige Abgase, beispielsweise in Industrieanlagen.

Aus der EP 1 475 149 A1 ist ein Katalysator für die Reduktion von NO zu N₂ mit Wasserstoff unter O₂-reichen Bedingungen bekannt. Dieser bekannte Katalysator basiert auf Platin, welches in einer Menge zwischen 0,1 und 2 Gewichtsprozent auf einem aus Magnesium- oder Ceroxid oder einem Vorläufer davon bestehenden Trägermaterial verteilt ist. Zwar werden mit diesem Katalysator bereits recht gute Ergebnisse bei der NO_x-Reduktion erzielt, bei zukünftigen Schadstoffgrenzwerten könnte jedoch auch dieser Katalysator an seine Grenzen stoßen. Ein prinzipielles Problem bei der Zuführung von Wasserstoff zu platinhaltigen Katalysatoren besteht außerdem darin, dass NO hauptsächlich in das unerwünschte Treibhausgas N₂O, das auch als Lachgas bekannt ist, umgesetzt wird.

Ein Verfahren zur Entfernung von Stickoxid aus einem Abgasstrom ist in der EP 0 666 099 B1 beschrieben. Der dabei eingesetzte Katalysator adsorbiert die sich in dem Abgas befindlichen Stickoxide, woraufhin dem Katalysator ein Gas mit einem bestimmten Gehalt einer reduzierenden Substanz in vorgegebenen Zeitabständen und für gewisse Zeitdauern zugeführt wird. Derartige Spei cherkatalysatoren, bei denen basische Komponenten, wie Lithiumoxid, Kaliumoxid, Natriumoxid, Bariumoxid oder ähnliche Oxide eingesetzt werden, erfordern jedoch eine verhältnismäßig komplizierte Ansteuerung und haben meist einen hohen Regenerationsbedarf.

Bei diesen NO_x-Speicherkatalysatoren wird das hauptsächlich emittierte NO an einem Platin aufweisenden Katalysator zu NO₂ oxidiert, welches nachfolgend an speziellen Speichermedien, beispielsweise BaCO₃, adsorbiert wird. Wenn die Speicherkapazität dieses Katalysators erschöpft ist, wird eine motorinduzierte Regeneration des Katalysators eingeleitet, bei welcher die eingeleiteten Stickstoffoxide in Stickstoff überführt werden.

Ein weiterer Nachteil der bekannten NO_x-Speicherkatalysatoren besteht in der Gefahr der Vergiftung der NO_x-Sorbenzien durch die im Abgas enthaltenen Schwefeloxide SO₂ und SO₃. Um diese Problematik zu umgehen, sind meist aufwändige Motormanagementstrategien erforderlich.

Aus der EP 0 960 649 B1 ist ein Abgasreinigungskatalysator bekannt, bei welchem die verwendeten Materialien Ceroxid und/oder Zirkoniumdioxid Mischoxide aufweisen, die dazu dienen, gesättigte Kohlenwasserstoffe aus dem Abgas zu entfernen. Als Reduktionsmittel für die in dem Abgas enthaltenen Stickoxide wird Ammoniak eingesetzt.

Die bei solchen SCR-Katalysatoren häufig eingesetzte aktive Komponente V₂O₅ ist jedoch toxikologisch bedenklich und kann außerdem bei sehr hohen Abgastemperaturen schmelzen bzw. verdampfen.

Die EP 0 763 380 A1 beschreibt Schalenkatalysatoren, welche aus einem Kern und mindestens einer äußeren Schale oder aus einem Träger, mindestens einer inneren und mindestens einer äußeren Schale bestehen, wobei die äußeren Schalen Oxide bestimmter Elemente enthalten. Des weiteren wird ein Verfahren zur katalytischen Entfernung von Stickstoffoxiden, Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen aus den Abgasen von Verbrennungskraftmaschinen beschrieben. Hierbei weist das Abgas eine Temperatur von 50 bis 800°C und einen Druck von 0,01 bis 200 bar auf und es wird wiederum Ammoniak als Reduktionsmittel eingesetzt.

Ein Nachteil der bekannten Lösungen zur NO_x-Entfernung aus O₂-reichen Abgasen besteht in den meisten Fällen außerdem darin, dass die Stickstoffoxide erst oberhalb von 200°C wirkungsvoll umgesetzt werden. Dadurch, dass aufgrund der kontinuierlichen Optimierung des Wirkungsgrads der Verbrennungskraftmaschinen die Temperatur der Abgase ständig reduziert wird, ergibt sich bei den bekannten Lösungen ein großes Problem hinsichtlich ihrer Wirksamkeit. Beispielsweise liegt bei modernen, nach dem Dieselprinzip arbeitenden Verbrennungskraftmaschinen für PKW die Abgastemperatur im relevanten Zertifizierungszyklus zu rund 60 % der Zeit unterhalb von 150°C und zu ca. 75 % der Zeit unterhalb von 200°C.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Katalysator und eine Vorrichtung zur selektiven NO_x-Reduktion in den Abgasen einer Verbrennungskraftmaschine zu schaffen, mit denen Stickstoffoxide bereits bei niedrigen Temperaturen wirkungsvoll reduziert werden können, wobei toxikologisch unbedenkliche Stoffe eingesetzt werden sollen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe hinsichtlich des Katalysators durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch die Verwendung von Zirkoniumoxid für die Trägerschicht, Platin für die aktive Komponente und Wolframoxid für den Promoter bzw. Aktivator ergibt sich ein Katalysator, der sowohl eine höhere DeNO_x-Aktivität als auch eine sehr viel höhere N₂-Selektivität als bekannte Katalysatorzusammensetzungen aufweist, wozu in besonders vorteilhafter Weise auch die Zuführung von Wasserstoff zu den Abgasen beiträgt. Die Verwendung von Wolframoxid als Promotor, die in vorteilhafter Weise die Aktivität des Platins erhöht und zu einer erheblichen Verbesserung der Selektivität bei der Reduktion von NO_x zu N₂ beiträgt, ist besonders vorteilhaft, da es sich hierbei um einen toxikologisch unbedenklichen Stoff handelt, der somit sowohl in der Herstellung als auch bei einer eventuell späteren Entsorgung keinerlei Probleme bereitet. Dabei liegen Platin und Wolframoxid als Gemisch auf der Oberfläche des Trägerkörpers vor.

Durch die Verwendung von Wasserstoff als Reduktionsmittel wird NO_x an dem erfindungsgemäßen Katalysator bereits bei Temperaturen von 40 bis 300°C wirkungsvoll umgesetzt, so dass der erfindungsgemäße Katalysator auch für Verbrennungskraftmaschinen geeignet ist, deren Abgastemperaturen verhältnismäßig niedrig sind. Durch die unmittelbare Umsetzung von NO_x mit H₂ zu N₂ und H₂O werden die bei NO_x-Speicherkatalysatoren auftretenden, oben angegebenen Nachteile vermieden. Die Verwendung von Wasserstoff als Reduktionsmittel ist dabei ökologisch vollkommen unbedenklich, da als Reaktionsprodukt, wie oben dargelegt, H₂O, also Wasser, entsteht.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Trägerschicht aus Zirkoniumoxid eine Oberfläche von mindestens 50 m²/g, insbesondere von mindestens 100 m²/g, aufweist. Eine derart große Oberfläche der Trägerschicht führt zu einer erheblich verbesserten Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Katalysators bei derselben Baugröße.

Hinsichtlich der Vorrichtung ergibt sich eine Lösung der Aufgabe durch die Merkmale von Anspruch 7.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht einen optimalen Einsatz des erfindungsgemäßen Katalysators zur selektiven NO_x-Reduktion von Abgasen, wobei der Wasserstoff in einfacher Weise mittels der Wasserstoffzuführeinrichtung in die Abgasleitung eingebracht werden kann.

Die Menge des zugeführten Wasserstoffs kann zu verschiedenen Zwecken nahezu beliebig verändert werden, wenn in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Wasserstoffzuführeinrichtung eine zu der Abgasleitung führende Zuführöffnung aufweist, welche mit einem Verschluss versehen ist, dessen Öffnungszustand über eine Steuereinrichtung veränderbar ist.

Des weiteren kann vorgesehen sein, dass die Wasserstoffzuführeinrichtung mit einer Einrichtung zur Reformierung von Wasserstoff aus für die Verbrennungskraftmaschine vorgesehenem Kraftstoff verbunden ist. In diesem Fall kann auf einen entsprechend großen Wasserstoffbehälter verzichtet werden, wodurch sich eine nicht unerhebliche Platzeinsparung ergibt.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines solchen Katalysators sowie eines Verfahrens zur selektiven NO_x-Reduktion in den Abgasen einer Verbrennungskraftmaschine, welche mit einfachen Mitteln durchführbar und zu einer sehr hohen N₂-Selektivität führen sollen.

Ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysators zur selektiven NO_x-Reduktion ist in Anspruch 12 angegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren stellt eine besonders einfache Möglichkeit zur Herstellung des erfindungsgemäßen Katalysators dar.

Aus Anspruch 16 ergibt sich ein Verfahren zur selektiven NO_x-Reduktion in den Abgasen einer Verbrennungskraftmaschine.

Mit Hilfe dieses Verfahrens werden die oben erläuterten Vorteile des erfindungsgemäßen Katalysators und der erfindungsgemäßen Vorrichtung besonders gut genutzt, wodurch sich eine sehr hohe Umsetzung von NO_x ergibt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen. Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.

Es zeigt:

1 eine sehr schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des Aufbaus des erfindungsgemäßen Katalysators;

2 eine sehr schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Aufbaus des erfindungsgemäßen Katalysators; und

3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur selektiven NO_x-Reduktion.

1 zeigt in einer sehr schematischen und erheblich vergrößerten Darstellung eine erste Ausführungsform eines Katalysators 1, welcher zur selektiven NO_x-Reduktion in den Abgasen einer in 3 dargestellten, vorzugsweise nach dem Diesel-Prinzip arbeitenden Verbrennungskraftmaschine 2 dient. Der Katalysator 1 weist einen die Steifigkeit desselben erzeugenden Grundkörper 3 auf, der beispielsweise als Wabenkörper ausgebildet sein und aus einem keramischen Material bestehen kann. In diesem Fall kann der Grundkörper 3 auch als Rußfilter ausführt sein, um eventuelle Rußpartikel aus den Abgasen zu filtern. Alternativ ist es auch möglich, den Grundkörper 3 aus einem Metallsubstrat zu bilden, wobei die Wabenform den Vorteil eines geringen Druckverlustes mit sich bringt.

Auf dem Grundkörper 3 ist eine Trägerschicht 4 aufgebracht, welche aus Zirkoniumoxid (ZrO₂) besteht. Die Trägerschicht 4 ist vorzugsweise äußerst porös und weist eine Oberfläche von mindestens 50 m²/g, vorzugsweise von wenigstens 100 m²/g, der Trägerschicht 4 auf. Auf der Trägerschicht 4 befindet sich eine Beschichtung 5, die eine aktive Komponente 5a, die im vorliegenden Fall aus Platin (Pt) besteht, und einen Promoter 5b, der aus Wolframoxid besteht, aufweist. Die aktive Komponente 5a und der Promoter 5b weisen bei den beiden dargestellten Ausführungsformen also ausschließlich Platin und Wolframoxid auf und die Beschichtung 5 der Trägerschicht 4 ist so aufgebaut, dass an der nach außen gerichteten Oberfläche 1a des Katalysators 1 sowohl Platin als auch Wolfram vorliegen. Hierbei sollten im Sinne einer möglichst guten Wirksamkeit des Katalysators 1 die Platinatome möglichst fein innerhalb des Wolframoxids und auf demselben dispergiert sein. Als besonders gutes Verhältnis zwischen Platin und Wolframoxid hat sich ein Verhältnis von 1:10 erwiesen. Selbstverständlich können auch andere Verhältnisse für den nachfolgend näher beschriebenen Zweck geeignet sein.

Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform des Katalysators 1 werden zur Herstellung desselben die aktive Komponente 5a und der Promoter 5b, also Platin und Wolframoxid, gemeinsam auf die Trägerschicht 4 aufgebracht. Das Wolframoxid und das Platin liegen dabei als Wolframsalz bzw. Platinsalz in einer wässrigen Lösung vor, welche auf die Trägerschicht 4 aufgebracht und anschließend getrocknet wird. Zur Herstellung des Katalysators 1 eignen sich außerdem auch eine chemische oder elektrochemische Abscheidung.

Im Gegensatz zu der Ausführungsform gemäß 1 wird bei der Ausführungsform von 2 zunächst das Wolframoxid und anschließend das Platin auf die Trägerschicht 4 aufgebracht. Das Wolframoxid liegt dabei als Wolframsalz in einer wässrigen Lösung vor, welche auf die Trägerschicht 4 aufgebracht wird. Nach dem Trocknen der Trägerschicht 4, gegebenenfalls gefolgt von einem Kalzinieren und Reduzieren in einem reduktionsmittelhaltigen Gasstrom, wird dann das ebenfalls in einer wässrigen Lösung vorliegende Platinsalz, also die Platinsalzlösung, auf die mit dem Wolframoxid beschichtete Trägerschicht 4 aufgebracht und anschließend nochmals getrocknet. Auch hier kann ein Kalzinieren und ein Reduzieren in einem reduktionsmittelhaltigen Gasstrom folgen. Bei dieser Vorgehensweise sind also zwei Trocknungsschritte erforderlich, wohingegen bei der Herstellung des Katalysators 1 gemäß 1 lediglich ein Trocknungsschritt erforderlich ist.

3 zeigt eine Vorrichtung 6 zur selektiven NO_x-Reduktion in den Abgasen der Verbrennungskraftmaschine 2, mit der es möglich ist, ein Verfahren zur selektiven NO_x-Reduktion in den Abgasen der Verbrennungskraftmaschine 2 durchzuführen, wobei den Abgasen Wasserstoff als Reduktionsmittel zugeführt wird. Durch die Zufuhr von Wasserstoff zu den Abgasen ergibt sich an dem Katalysator 1 eine unmittelbare Umsetzung von NO_x mit H₂ zu N₂ und H₂O.

Dabei ist der Katalysator 1 in einer von der Verbrennungskraftmaschine 2 ausgehenden Abgasleitung 7 angeordnet. Die Vorrichtung 6 weist des weiteren eine Wasserstoffzuführeinrichtung 8 auf, welche einen Behälter 9 aufweist, der mit einer Zuführöffnung 10 versehen ist. An die Zuführöffnung 10 ist eine Zuführleitung 11 angeschlossen, welche zu der Abgasleitung 7 führt. Die Zuführöffnung 10 ist mit einem Verschluss 12 versehen, dessen Öffnungszustand durch die Einwirkung einer Steuereinrichtung 13 verändert werden kann. Die Steuereinrichtung 13 ist wiederum mit einem in der Abgasleitung 7 angeordneten NO_x-Sensor 14 sowie mit einem Sensor 15 verbunden, der in einer Ansaugleitung 16 angeordnet ist, welche zu der Verbrennungskraftmaschine 2 führt. Der Sensor 15 ist in diesem Fall als an sich bekannter Luftmassensensor ausgebildet und in der Lage, den zu der Verbrennungskraftmaschine 2 strömenden Luftmassenstrom zu messen. Alternativ könnte der Sen sor 15 auch in der Abgasleitung 7 angeordnet sein und es wäre des weiteren möglich, einen Temperatursensor in der Abgasleitung 7 vorzusehen. Des weiteren könnte auch auf einen der beiden Sensoren 14 oder 15 verzichtet werden.

Durch die beiden Sensoren 14 und 15 ist es möglich, einen bestimmten Zustand in der Abgasleitung 7 oder in der Ansaugleitung 16 festzustellen und an die Steuereinrichtung 13 weiterzuleiten. Die Steuereinrichtung 13 ist dadurch in der Lage, den sich in dem Behälter 9 befindlichen Wasserstoff in Abhängigkeit der NO_x-Konzentration innerhalb der Abgasleitung 7 oder in Abhängigkeit eines Luftmassenstroms durch die Verbrennungskraftmaschine 2 in die Abgasleitung 7 zu leiten. Auf diese Weise kann zum Beispiel bei einem Beschleunigungsvorgang, bei dem ein höherer NO_x-Ausstoß zu erwarten ist, eine größere Menge an Wasserstoff in die Abgasleitung 7 eingeleitet werden. Es ist auch möglich, die erforderlichen Daten in einem Kennfeld in der Steuereinrichtung 13 zu hinterlegen, um zu bestimmten Zeiten eine erhöhte Menge an Wasserstoff zuzuführen.

Selbstverständlich ist es auch möglich, den Wasserstoff kontinuierlich in die Abgasleitung 7 zu leiten. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, eine bestimmte Grundmenge an Wasserstoff in die Abgasleitung 7 zu leiten und bei einem durch einen der Sensoren 14 oder 15 festgestellten Bedarf die eingeleitete Wasserstoffmenge zu erhöhen.

Um ein zusätzliches Tanken von Wasserstoff überflüssig zu machen, kann die Wasserstoffzuführeinrichtung 8 mit einer nicht dargestellten Einrichtung zur Reformierung von Kohlenwasserstoff oder Derivaten zu Wasserstoff aus dem für die Verbrennungskraftmaschine 2 vorgesehenem Kraftstoff, also einem Reformer oder dergleichen, verbunden sein. Der benötigte Wasserstoff könnte auch mittels einer Elektrolyse einer geeigneten Substanz, z.B. Wasser, hergestellt werden. Diese beiden Möglichkeiten werden hierin unter dem Begriff „H₂-Generator" zusammengefasst. Der Behälter 9 kann in einem solchen Fall entweder weggelassen oder durch einen kleineren Zwischenspeicher ersetzt werden.

Wenn der Grundkörper 3 nicht gleichzeitig als Rußfilter ausgebildet ist, wie dies oben kurz beschrieben wird, so kann in Strömungsrichtung des Abgases in der Abgasleitung 7 ein nicht dargestellter Partikelfilter dem Katalysator 1 vor- oder nachgeschaltet werden. Der Grundkörper 3 dient somit lediglich zum Halten der Trägerschicht 4.

In der nachfolgenden Tabelle sind Versuchsergebnisse dargestellt, die mit dem erfindungsgemäßen Katalysator 1 erreicht wurden:

Die Versuchsergebnisse der Referenzen 1-7 wurden nicht in eigenen Versuchen ermittelt sondern sind der EP 1 475 149 A1 entnommen, wobei dort andere Reaktionsbedingungen vorlagen, sodass die einzelnen Werte nur bedingt miteinander vergleichbar sind. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass bei dem vorliegenden Versuch durch das Vorhandensein von H₂O, CO₂ und CO eine realistischere Abgaszusammensetzung vorliegt und daher mit schlechteren Werten zu rechnen ist.

Ref. 1 = "Kinetics and mechanism of the reduction of nitric oxides by H₂ under lean-burn conditions on a Pt-Mo-Co/a-Al₂O₃ catalyst" von Brigitta Frank, Gerhard Emig, Albert Renken (Laboratory of Chemical Reaction and Electrochemical Engineering (LGRC), Swiss Federal Institute of Technology (EPFL), CH-1015 Lausanne, Switzerland) (Applied Catalysis B: Environmental 19 (1998) 45-57) – 47/1
Ref. 2 = "An investigation of the NO/H₂/O₂ reaction on noble-metal catalysts at low temperature under leanburn conditions" von R. Burch, M.D. Coleman (Catalysis Research Centre, Chemistry Department, University of Reading, Whiteknights, Berks, RG6 6AD, UK) (Applied Catalysis B: Environmental 23 (1999) 115-121) – 48/2
Ref. 3 = "Two conversion maxima at 373 and 573 K in the reduction of nitrogen monoxide with hydrogen over Pd/TiO₂ catalyst" von Atsushi Ueda, Takayuki Nakao, Masashi Azuma, Tetsuhiko Kobayashi (Osaka National Research Institute, AIST, Midorigaoka 1-8-31, Ikeda, Osaka 563-85777, Japan and Department of Applied Chemistry, Osaka Institute of Technology, Omiya 5, Asahiku, Osaka 535-1855, Japan) (Catalysis Today 45 (1998) 135-138) – 49/3
Ref. 4 = "An investigation of the NO/H₂/O₂ (Lean-deNO_x) Reaction on a Highly Active and Selective Pt/La_0.5Ce_0.5/MnO₃ Catalyst" von C.N. Costa, V.N. Stathopoulos, V.C. Belessi and A.M. Efstathiou (Department of Chemistry, University of Cyprus, P.O. Box 20537, CY 1678 Nicosia, Zypern; and Department of Chemistry, University of Ioannina, Ioannina 45 110, Griechenland) (Journal of Catalysis 197, 350-364 (2001)) – 54/4
Ref. 5 = "An Investigation of the NO/H₂/O₂ (Lean De-NO_x) Reaction on a Highly Active and Selective Pt/La_0.7Sr_0.2Ce_0.2FeO₃ Catalyst at Low Temperatures" von C.N. Costa, P.G. Savva, C. Andronikou, P.S. Lambrou, K. Polychronopoulou, V.C. Belessi, V.N. Stathopoulos, P.J. Pomonis and A.M. Efstathiou (Department of Chemistry, University of Cyprus, P.O. Box 20537, CY 1678 Nicosia, Zypern; and Department of Chemistry, University of Ioannina, Ioannina 45 110, Griechenland) (Journal of Catalysis 209, 456-471 (2002) – 59/5
Ref. 6 = "An investigation of the NO/H₂/O₂ (Lean-deNO_x) Reaction on a Highly Active and Selective Pt/La_0.5Ce_0.5/- MnO₃ Catalyst" von C.N. Costa, V.N. Stathopoulos, V.C. Belessi und A.M. Efstathiou (Department of Chemistry, University of Cyprus, P.O. Box 20537, CY 1678 Nicosia, Zypern; und Department of Chemistry, University of Ioannina, Ioannina 45 110, Griechenland) (Journal of Catalysis 197, 350-364 (2001)) – 54/6
Ref. 7 = EP 1 475 149 A1

Nach dem Durchführen dieser Versuche wurde der Katalysator 1 für 15 Stunden einer hydrothermalen Alterung bei 780°C unterzogen. Anschließend wurden die Versuche nochmals mit denselben Bedingungen durchgeführt und es ergaben sich dieselben Ergebnisse, was den Schluss zulässt, dass die hydrothermale Alterung zu keiner Beschädigung bzw. Beeinträchtigung der Funktionsweise des Katalysators 1 geführt hat.

Claims

Katalysator zur Verwendung bei einer selektiven NO_x-Reduktion in NO_x-haltigen Abgasen unter Zuführung von Wasserstoff zu den Abgasen, mit einem Grundkörper, einer auf dem Grundkörper aufgebrachten Trägerschicht, einer auf der Trägerschicht aufgebrachten aktiven Komponente und einem auf der Trägerschicht aufgebrachten Promoter, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht (4) aus Zirkoniumoxid besteht, dass die aktive Komponente (5a) aus Platin besteht und dass der Promoter (5b) aus Wolframoxid besteht.
Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Oberfläche (1a) des Katalysators (1) sowohl Platin als auch Wolframoxid vorliegen.
Katalysator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht (4) aus Zirkoniumoxid eine Oberfläche von mindestens 50 m²/g, insbesondere von mindestens 100 m²/g, aufweist.
Katalysator nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (3) ein Wabenkörper aus einem keramischen Material ist.
Katalysator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der keramische Wabenkörper (3) gleichzeitig als Rußfilter dient.
Katalysator nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (3) aus einem Metallsubstrat gebildet ist.
Vorrichtung zur selektiven NO_x-Reduktion in NO_x-haltigen Abgasen mit einem Katalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und mit einer Wasserstoffzuführeinrichtung (8) zur Einbringung von Wasser stoff in eine Abgasleitung (7), in welcher der Katalysator (1) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserstoffzuführeinrichtung (8) eine zu der Abgasleitung (7) führende Zuführöffnung (10) aufweist, welche mit einem Verschluss (12) versehen ist, dessen Öffnungszustand über eine Steuereinrichtung (13) veränderbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (13) mit einem NO_x-Sensor (14) oder einem Temperatursensor verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9 zur selektiven NO_x-Reduktion in NO_x-haltigen Abgasen einer Verbrennungskraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (13) mit einem Sensor (15) zur Messung des zu der Verbrennungskraftmaschine (2) führenden Luftmassenstroms verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10 zur selektiven NO_x-Reduktion in NO_x-haltigen Abgasen einer Verbrennungskraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserstoffzuführeinrichtung (8) mit einem H₂-Generator verbunden ist.
Verfahren zur Herstellung eines Katalysators zur selektiven NO_x-Reduktion in NO_x-haltigen Abgasen, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem Grundkörper (3) eine Trägerschicht (4) aus Zirkoniumoxid aufgebracht wird, und dass auf die Trägerschicht (4) eine aktive Komponente (5a) aus Platin und ein Promoter (5b) aus Wolframoxid aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Komponente (5a) und der Promoter (5b) gemeinsam auf die Trägerschicht (4) aufgebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Komponente (5a) und der Promoter (5b) nacheinander auf die Trägerschicht (4) aufgebracht werden, wobei zunächst der Promoter (5b) und anschließend die aktive Komponente (5a) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Komponente (5a) und der Promoter (5b) als Salze in einer wässrigen Lösung auf die Trägerschicht (4) aufgebracht werden.
Verfahren zur selektiven NO_x-Reduktion in NO_xhaltigen Abgasen mittels einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei in die Abgasleitung (7), welche von den Abgasen durchströmt wird, Wasserstoff eingeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstoff kontinuierlich in die Abgasleitung (7) eingeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 16 zur selektiven NO_x-Reduktion in NO_x-haltigen Abgasen einer Verbrennungskraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstoff in Abhängigkeit eines zu der Verbrennungskraftmaschine (2) strömenden Luftmassenstroms in die Abgasleitung (7) eingeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstoff in Abhängigkeit einer NO_x-Konzentration oder einer Temperatur innerhalb der Abgasleitung (7) in die Abgasleitung (7) eingeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstoff in Abhängigkeit bestimmter Parameter eines Kennfeldes in die Abgasleitung (7) eingeleitet wird.