HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Aus der Verbrennung von
Kohlenwasserstoff-Treibstoffen, wie Benzin oder Brennölen, herrührende gasförmige
Abfallprodukte umfassen Kohlenmonoxyd, Kohlenwasserstoffe und
Stickoxyde als Produkte einer Verbrennung oder unvollständigen
Verbrennung und stellen ein ernstes Gesundheitsproblem
hinsichtlich der Verschmutzung der Atmosphäre dar. Es ist wohlbekannt,
katalytische Schichtkörper zu verwenden, um
Verschmutzungsstoffe aus Kohlenmonoxyd, Kohlenwasserstoffe und Stickoxyden
gleichzeitig in unschädliche Gase umzuwandeln. Um diese
gleichzeitige Umwandlung besagter Verschmutzungsstoffe zu
erreichen, wird für gewöhnlich ein katalytischer Schichtkörper
(gemeinhin Dreiwegkatalysator genannt) zusammen mit einer
Steuereinrichtung für das Luft/Treibstoff-Verhältnis verwendet,
die in Abhängigkeit von einem Rückführsignal von einem
Sauerstoffsensor in den Auspuffsystemen des Motors funktioniert. Die
Steuereinrichtung für das Verhältnis von Luft zu Treibstoff ist
typischerweise so programmiert, um dem Motor bei
Fahrbedingungen Treibstoff und Luft in einem stöchiometrischen
Ausgleichsverhältnis von Oxydantien und Reduktionsmitteln in den heißen
Abgasen zuzuführen, und in einem stöchiometrischen Überschuß
von Reduktionsmitteln während des Hochlaufes des Motors und bei
Motorbeschleunigungsbedingungen. Das Ergebnis ist, daß die
Zusammensetzung der Abgase, mit denen der Katalysator in
Berührung kommt, beinahe ständig fluktuiert, so daß die
Bedingungen, denen der Katalysator ausgesetzt ist, wechselweise
effektiv reduzierend (treibstoffreich) und effektiv oxydierend
(treibstoffarm) sind. Ein Katalysator für die Oxydation von
Kohlenmonoxyd und Kohlenwasserstoffen und die Reduktion von
Stickoxyd muß dazu im Stande sein, in einer derart dynamischen
Umgebung zu arbeiten.
-
Das Auspuffgas enthält auch andere Komponenten, wie
Schwefeloxyde, Phosphor- und Zinkverbindungen, die bekannte
Katalysatorgifte sind. Die im Auspuffstrom anwesenden
Schwefeloxyde können mit dem Katalysator zur Bildung anderer
Produkte reagieren. Beispielsweise reagiert Schwefeldioxyd (SO&sub2;)
unter treibstoffarmen (effektiv oxydierenden) Bedingungen mit
dem Sauerstoff (O&sub2;) über den Katalysator zur Bildung von
Schwefeltrioxyd (SO&sub3;), welches dann durch Reaktion mit Wasser
in Sulfate (SO&sub4;=) umgewandelt wird. Unter treibstoffreichen
(effektiv reduzierenden) Bedingungen reagiert das SO&sub2; mit
Wasserstoff (H&sub2;), um Schwefelwasserstoff (H&sub2;S) zu bilden. Die
Bildung von H&sub2;S ist wegen seines starken Geruches besonders
störend.
-
Zusätzlich zur Bildung von H&sub2;S über einen
Edelmetallkatalysator wurde auch ein Speicherphänomen beobachtet. Dieses
Speicherphänomen ist in der Literatur durch G. J. Barnes und J.
C. Summers, "Hydrogen Sulfide Formation Over Automotive
Oxidation Catalysts", Society of Automotive Engineers, Paper
No. 750093, dokumentiert. Die Experimentatoren zeigten, daß
sich sowohl unter oxydierenden, wie auch unter reduzierenden
Atmosphären Schwefel an Edelmetallkatalysatoren kumuliert.
Beispielsweise wird Schwefel unter oxydierenden Bedingungen
typischerweise als Sulfat ((SO&sub4;=) gespeichert, das unter
reduzierenden Bedingungen in H&sub2;S umgewandelt wird.
-
Obwohl dieses Phänomen seit vielen Jahren erkannt
worden ist, war das Problem, das es schafft, d.i.
unerfreulicher Geruch, relativ gering und bis vor kurzem nicht von
großer Bedeutung. In den vergangenen wenigen Jahren wurde die
Katalysatortechnologie verbessert, so daß die Katalysatoren
viel aktiver sind, als vorherige Katalysatoren. Ein Teil dieser
Verbesserung wurde durch Vergrößerung des Inhaltes der im
katalytischen Schichtkörper vorhandenen
Sauerstoffspeicherkomponente erzielt. Die für gewöhnlich am meisten verwendeten
Sauerstoffspeicherkomponenten sind die Seltenen Erden.
Unglücklicherweise scheinen die Seltenen Erden die Speicherung von
Schwefel während des treibstoffarmen Betriebes zu erhöhen, und
wenn die Freigabe erfolgt, ist die Konzentration an
Schwefelwasserstoff viel höher, als auf Grund des Schwefelgehaltes des
Treibstoffes zu erwarten wäre. Daher ist der sich ergebende
Geruch ziemlich merklich, und viel mehr Lenker nehmen an dem
verstärkten Schwefelwasserstoffgeruch Anstoß.
-
Da der Geruch stärker merkbar und störender wurde,
existiert ein Bedürfnis, den Schwefelwasserstoffausstoß aus mit
einem Katalysator ausgerüsteten Automobilen zu minimieren. Die
vorliegende Erfindung löst dieses Problem durch Schaffung eines
katalytischen Schichtkörpers, in dem die
Sauerstoffspeicherkomponente von der Edelmetallkomponente getrennt ist. Dies wird
erreicht, indem die Edelmetallkomponente auf einem ersten, von
einem feuerfesten anorganischen Oxyd gebildeten Träger
abgelagert wird, worauf eine aus einer Sauerstoffspeicherkomponente
bestehende Schicht und wahlweise ein zweiter, von einem
feuerfesten anorganischen Oxyd gebildeter Träger unmittelbar darüber
abgelagert wird.
-
Der Stand der Technik, die US-A-3,873,469 offenbart
einen aus Lagen aufgebauten katalytischen Schichtkörper.
Zusätzlich offenbaren die JP-A-71537/87 und 71538/87 einen
katalytischen Schichtkörper, der aus einem keramischen Träger
mit einer darauf dispergierten katalytischen Schicht besteht,
welche eines oder mehrere der Elemente Pd, Pt und Rh enthält,
sowie aus einer Aluminiumoxydschicht, welche eines oder mehrere
der Oxyde von Ce, Ni, Mo und Fe enthält. Der angeführte Vorteil
der Erfindung gemäß 71537 besteht jedoch darin, daß die die
Sauerstoffspeicherkomponenten bildenden Oxyde die katalytische
Oberfläche erneuern. Dies erfolgt, indem die
Sauerstoffspeicherkomponente mit der katalytische Oberfläche in Kontakt
steht.
-
Im Gegensatz zu diesem Stande der Technik trennt die
vorliegende Erfindung die katalytische Schicht von der
Sauerstoffspeicherkomponente. Diese Trennung steht im Widerspruche
zum Stande der Technik, der betont, daß ein enger Kontakt der
Sauerstoffspeicherkomponente mit dem katalytischen Metall
erforderlich ist, damit die Sauerstoffspeicherkomponente
wirksam wird. Daher unterscheidet sich die vorliegende
Erfindung vom Stande der Technik dadurch, daß die
Sauerstoffspeicherkomponente von der katalytischen bzw.
Edelmetallkomponente getrennt ist. Zusätzlich besteht das Ergebnis dieses
Unterschiedes darin, daß die Bildung von H&sub2;S über einen
katalytischen Schichtkörper minimiert wird, obwohl dieser
katalytische Schichtkörper denselben oder einen größeren Anteil an
der Sauerstoffspeicherkomponente als ein herkömmlicher
Katalysator enthält, ein Resultat, das sich ziemlich davon
unterscheidet, was vernünftigerweise von der Lehre des Standes der
Technik hätte erwartet werden können.
-
Diese Erfindung bezieht sich auf einen katalytischen
Schichtkörper zum Behandeln eines Abgases, mit einem ersten
Träger, der ein feuerfestes, anorganisches, von Aluminiumoxyd,
Siliziumdioxyd, Titanoxyd, Zirkonoxyd, Aluminiumsilicaten und
Gemischen davon gewähltes Oxyd ist, auf dem 0,01 bis 4
Gewichtsprozent - basierend auf dem ersten Träger - wenigstens
einer von Platin, Palladium, Rhodium, Ruthenium und Iridium
gewählten Edelmetallkomponente dispergiert ist, und worauf
unmittelbar eine Deckschicht mit 2 bis 75
Gewichtsprozent -basierend auf dem ersten Träger - wenigstens einer
Sauerstoffspeicherkomponente dispergiert ist, die von der
Edelmetallkomponente getrennt und ein Oxyd eines von Eisen, Nickel, Kobalt
und den Seltenen Erden gewählten Metalles ist, und
gegebenenfalls einem zweiten Träger, der ein feuerfestes, anorganisches
Oxyd ist.
-
Diese Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren
zum Minimieren des Gehaltes an Schwefelwasserstoff in einem
Kraftwagenauspuffgas, das das Kontaktieren dieses Auspuffgases
mit einem katalytischen Schichtkörper, wie oben definiert,
umfaßt.
-
Wie zuvor angegeben, bezieht sich die vorliegende
Erfindung auf einen katalytischen Schichtkörper und auf ein
Verfahren zum Minimieren des Gehaltes an Schwefelwasserstoff in
einem Kraftwagenabgas unter Verwendung besagten katalytischen
Schichtkörpers. Der katalytische Schichtkörper weist einen
ersten, von einem feuerfesten, anorganischen Oxyd gebildeten
Träger auf, auf dem zumindest eine, von Platin, Palladium,
Rhodium, Ruthenium und Iridium ausgewählte Edelmetallkomponente
dispergiert ist und auf der unmittelbar eine, zumindest eine
Sauerstoffspeicherkomponente aufweisende Deckschicht
dispergiert ist, sowie gegebenenfalls ein zweiter, von einem
feuerfesten, anorganischen Oxyd gebildeter Träger.
-
Demgemäß ist der erste, bei der vorliegenden
Erfindung verwendete Träger Aluminiumoxyd, Siliziumdioxyd,
Titanoxyd, Zirkonoxyd, Aluminiumsilicaten und Gemische davon,
wobei Aluminiumoxyd bevorzugt ist. Wenn der gewünschte erste
Träger Aluminiumoxyd ist, kann jegliches in der Technik
wohlbekannte Aluminiumoxyd verwendet werden, wie etwa das in der
US-A-4,492,769 beschriebene.
-
Der erste Träger der vorliegenden Erfindung kann in
jeglicher Konfiguration, Form oder Größe verwendet werden, die
die darauf dispergierte Edelmetallkomponente dem zu
behandelnden Gas aussetzt. Die Wahl der Konfiguration, der Form und der
Größe des Trägers hängt von den besonderen Umständen der
Verwendung des katalytischen Schichtkörpers dieser Erfindung ab.
Eine zweckmäßige Form, die verwendet werden kann, ist die
Teilchenform. Insbesondere kann der erste Träger in Formen, wie
Pillen, Pellets, Granulate, Ringe, Kugeln etc. gebracht werden.
Die Teilchenform ist besonders wünschenswert, wo große Volumina
katalytischer Schichtkörper gebraucht werden, und für die
Verwendung unter Gegebenheiten, bei denen eine periodische
Ersetzung des katalytischen Schichtkörpers erwünscht sein kann.
Bei Gegebenheiten, bei denen eine geringere Masse wünschenswert
ist, oder bei denen eine Bewegung oder ein Rühren von Teilchen
dieses ersten Trägers zu einer Zerreibung, zur Staubentwicklung
und einem sich daraus ergebenden Verlust an abgelagerten Metall
oder einem ungebührlichen Druckabfall quer durch die Teilchen
führen kann, ist ein monolithischer Aufbau bevorzugt.
-
Somit sind Aluminiumoxydkugeln, die durch die
wohlbekannte Öltropfenmethode kontinuierlich hergestellt werden
können, ein besonderes Beispiel der vorliegenden Erfindung,
wobei diese Methode umfaßt: Bilden eines Aluminiumoxydhydrosols
nach irgendeiner technischen Lehre und vorzugsweise durch
Reaktion von metallischem Aluminium mit Salzsäure; Kombinieren des
sich ergebenden Hydrosols mit einem geeigneten
Gelierungsmittel; und Eintropfen der sich ergebenden Mischung in ein auf
erhöhten Temperaturen gehaltenes Ölbad. Die Tröpfchen des
Gemisches bleiben in dem Ölbad, bis sie abbinden und
Hydrogelkugeln bilden. Die Kugeln werden sodann kontinuierlich aus dem
Ölbad abgezogen und typischerweise besonderen Alterungs- und
Trocknungsbehandlungen in Öl und einer ammoniakhaltigen Lösung
unterworfen, um ihre physikalischen Eigenschaften weiter zu
verbessern. Die sich ergebenden gealterten und gelierten
Teilchen werden dann gewaschen und bei relativ geringer Temperatur
von etwa 149-205ºC getrocknet und bei Temperaturen von etwa
455-705ºC für eine Dauer von ungefähr 1 bis annähernd 20
Stunden einem Brennvorgang unterzogen. Diese Behandlung bewirkt die
Umwandlung des Aluminiumoxydhydrogels in das entsprechende
kristalline Gamma-Aluminiumoxyd. Für weitere Einzelheiten siehe
die Lehre des U.S.-Patents 2,620,314.
-
Falls es erwünscht ist, eine monolithische Form zu
verwenden, ist es gewöhnlich am zweckmäßigsten, den ersten
Träger als dünnen Film oder als auf einem inerten
Unterlagsmaterial abgelagerte Beschichtung zu verwenden, welches Material
die Strukturunterlage für den ersten Träger bildet. Das inerte
Unterlagsmaterial kann jedwedes feuerfeste Material, wie ein
keramisches oder metallisches Material, sein. Es ist bevorzugt,
daß das Unterlagsmaterial gegenüber dem ersten Träger
reaktionsträge ist und durch das Gas, dem es ausgesetzt ist, nicht
abgebaut wird. Beispiele zweckmäßiger Keramikmaterialien
umfassen Sillimanit, Petalit, Dichroit, Mullit, Zirkon,
Zirkonmullit, Spodumen, Aluminiumoxyd-Titanat, etc. Zusätzlich können
metallische Materialien verwendet werden. Metallische
Materialien, die im Rahmen dieser Erfindung liegen schließen Metalle
und Legierungen ein, wie sie in der US-A-3,920,583 geoffenbart
sind, und die oxydationsbeständig und im übrigen fähig sind,
hohen Temperaturen zu widerstehen.
-
Das Unterlagsmaterial kann am besten in jeder
beliebigen steifen und einheitlichen Konfiguration verwendet werden,
die eine Vielzahl von Poren oder Kanälen bildet, welche sich in
Richtung des Gasstromes erstrecken. Es ist bevorzugt, daß die
Konfiguration eine wabenartige Konfiguration ist. Die
wabenartige Struktur kann vorteilhaft entweder in einheitlicher Form
oder als Anordnung einer Vielzahl von Modulen verwendet werden.
Die wabenartige Struktur ist für gewöhnlich derart
ausgerichtet, daß die Gasströmung im allgemeinen in derselben Richtung
wie die Zellen oder Kanäle der wabenartigen Struktur verläuft.
Für eine ins einzelne gehende Diskussion monolithischer
Strukturen sei auf die US-A-3,785,998 und die US-A-3,767,453 Bezug
genommen.
-
Der erste Träger kann an besagter monolithischer
Unterlage durch jedes beliebige herkömmliche Mittel abgelagert
werden, das in der Technik bekannt ist. Ein zweckmäßiges
Verfahren ist es, die feste Unterlage in eine Aufschlämmung des
ersten Trägers einzutauchen. Wenn Aluminiumoxyd der erwünschte
erste Träger ist, ist beispielsweise die Aufbereitung einer
Aufschlämmung aus Aluminiumoxyd in der Technik wohlbekannt und
besteht im Zufügen des Aluminiumoxyds zu einer wässrigen Lösung
einer Säure, wie Salpetersäure, Salzsäure, Schwefelsäure, etc.
Die Säurekonzentration in dieser wassrigen Lösung ist nicht
kritisch, wird aber zweckmäßig so gewählt, daß sie etwa 1 bis
ungefähr 4 Gewichtsprozent beträgt. Dieser wässrigen
Säurelösung sollte genügend Aluminiumoxyd zugefügt werden, daß das
spezifische Gewicht der letztlichen Aufschlämmung im Bereiche
von etwa 1,1 bis etwa 1,9 liegt. Das sich ergebende Gemisch
wird während etwa 2 bis 24 Stunden mit Kugeln vermahlen, um
eine verwendbare Aufschlämmung zu bilden, die dazu gebraucht
werden kann, einen dünnen Film oder eine Beschichtung auf der
monolithischen Unterlage abzulagern.
-
Der tatsächliche Beschichtungsvorgang schließt das
Eintauchen der monolithischen Unterlage in die Aufschlämmung
des ersten Trägers ein, das Ausblasen des Überschusses an
Aufschlämmung, das Trocknen und Brennen in Luft bei einer
Temperatur von etwa 350 bis ungefähr 800ºC während etwa 1 bis
ungefähr 2 Stunden. Dieser Vorgang kann wiederholt werden, bis die
gewünschte Menge des ersten Trägers auf besagter monolithischer
Unterlage erreicht ist. Es ist bevorzugt, daß der erste Träger,
wie Aluminiumoxyd, auf der monolithischen Unterlage in Anteilen
im Bereiche von etwa 28g Träger pro Liter Unterlagsvolumen bis
etwa 355g Träger pro Liter Unterlagsvolumen vorhanden ist,
wobei das Volumen durch die Außenabmessungen der monolithischen
Struktur bestimmt wird.
-
Ein zweites Merkmal des katalytischen Schichtkörpers
dieser Erfindung besteht darin, daß auf dem ersten Träger
wenigstens eine Edelmetallkomponente dispergiert ist, die aus
der aus Platin, Palladium, Rhodium, Ruthenium und Iridium
bestehenden Gruppe gewählt ist. Die Edelmetallkomponente kann
auf dem ersten Träger durch einige, in der Technik wohlbekannte
Verfahren, einschließlich Mitfällung, Mitgelierung,
Ionenaustausch oder Imprägnierung, dispergiert werden. Unter diesen
Verfahren ist ein zweckmäßiges Verfahren der Dispergierung
dieser Edelmetallkomponente auf dem ersten Träger die
Imprägnierung des ersten Trägers mit einer wässrigen Lösung einer
zersetzbaren Verbindung dieses Edelmetalles, das Trocknen und
Brennen in Luft, um eine feine Dispersion des Edelmetalles auf
dem ersten Träger zu ergeben.
-
Illustrativ für zersetzbare Verbindungen der
Edelmetalle sind Chlorplatinsäure, Ammoniumchloroplatinat, Hydroxy-
Disulfitplatin(II)-Säure, Bromplatinsäure, Platintrichlorid,
Platintetrachloridhydrat, Platin-Dichlorocarbonyldichlorid,
Dinitro-Diamino-Platin, Natriumtetranitroplatinat,
Rhodiumtrichlorid, Hexaminrhodiumchlorid, Rhodiumcarbonylchlorid,
Rhodiumtrichloridhydrat, Rhodiumnitrat, Natriumhexachlorrhodat,
Chlorpalladiumsäure, Palladiumchlorid, Palladiumnitrat,
Diaminpalladiumhydroxyd, Tetraaminpalladiumchlorid, Hexachloroiridat
(IV)-Säure, Hexachloroiridat(III)-Säure,
DichloroDihydrooxoiridat(III)-Säure, Ammoniumhexachloroiridat (III),
Ammoniumaquohexachloroiridat (IV), Tetraammindichloroiridat(III)-
Chlorid und Aquotetraamminiridat(III)-Chlorid,
Rutheniumtetrachlorid, Hexachlororhutenat und Hexaminrutheniumchlorid.
Von den oben aufgezählten Verbindungen sind die folgenden
bevorzugt, um das gewünschte Edelmetall zu dispergieren:
Chlorplatinsäure, Rhodiumchlorid, Chloropalladiumsäure,
Hexachloroiridat(IV)-Säure und Hexachlororuthenat.
-
Für Dreiwegbetrieb ist es wünschenswert, daß der
katalytische Schichtkörper eine Kombination von Rhodium und
Platin, Palladium oder Mischungen davon enthält. Spezifische
Kombinationen schließen Platin und Rhodium, Palladium, Platin
und Rhodium, Palladium und Rhodium ein. Unter gewissen
Umständen aber, z.B. wenn die Steuerung der Stickoxyde nicht
erforderlich ist, ist es für den katalytischen Schichtkörper (aus
wirtschaftlichen Überlegungen) nicht wünschenswert, Rhodium zu
enthalten. In diesem Falle ist es für den katalytischen
Schichtkörper erwünscht, Platin, Palladium und Mischungen davon
zu enthalten.
-
Wenn mehr als ein Edelmetall erwünscht ist, können
die Metalle in einer gemeinsamen wässrigen Lösung oder in
gesonderten wässrigen Lösungen vorliegen. Wenn gesonderte
wässrige Lösungen verwendet werden, kann die Imprägnierung des
ersten Trägers mit den Edelmetallösungen in jeder beliebigen
Reihenfolge nacheinander durchgeführt werden. Schließlich
können Salzsäure, Salpetersäure oder andere geeignete
Materialien den Lösungen zugefügt werden, um die gleichmäßige
Verteilung der Edelmetallkomponenten über den gesamten ersten Träger
weiter zu erleichtern.
-
Wenn der erste Träger auf einer festen,
monolithischen Unterlage abgelagert werden soll, kann der erste Träger
entweder bevor oder nachdem er auf der festen, monolithischen
Unterlage abgelagert worden ist, mit der wässrigen
Edelmetallösung imprägniert werden. Von diesen zwei Vorgangsweisen ist es
zweckmäßiger, das Edelmetall auf den ersten Träger erst
aufzuimprägnieren, nachdem dieser auf der monolithischen Unterlage
abgelagert worden ist.
-
Das Edelmetall ist am ersten Träger in einer
Konzentration von 0,01 bis 4 Gewichtsprozent des ersten Trägers
vorhanden. Insbesondere beträgt der Bereich im Falle von Platin
und Palladium 0,1 bis 4 Gewichtsprozent. Im Falle von Rhodium,
Ruthenium und Iridium beträgt der Bereich 0,01 bis 2
Gewichtsprozent. Wenn sowohl Platin als auch Rhodium vorhanden sind,
beträgt das Verhältnis des Platingehaltes zum Rhodiumgehalt von
etwa 2:1 bis etwa 20:1 Platin:Rhodium. Dasselbe gilt, falls
Palladium und Rhodium vorhanden sind.
-
Ein drittes Merkmal des katalytischen Schichtkörpers
dieser Erfindung ist eine Deckschicht mit zumindest einer
Sauerstoffspeicherkomponente und gegebenenfalls einem zweiten,
von einem feuerfesten, anorganischen Oxyd gebildeten Träger.
Diese Deckschicht wird unmittelbar über den ersten, zumindest
eine Edelmetallkomponente enthaltenden Träger dispergiert. Die
Sauerstoffspeicherkomponente ist das Oxyd eines Metalles,
welches aus der aus Eisen, Nickel, Kobalt und den Seltenen
Erden bestehenden Gruppe ausgewählt worden ist, wobei die
Seltenen Erden bevorzugt sind. Illustrativ für Seltene Erden,
an welche im Rahmen dieser Erfindung gedacht ist, sind Cer,
Lanthan, Neodym, Europium, Holmium, Ytterbium, Praseodym,
Dysprosium und Gemische davon. Spezifische, bevorzugte Seltenen
Erden sind Cer, Lanthan und Gemische von Cer und Lanthan. Falls
ein zweiter Träger vorhanden ist, kann dieser zweite Träger
überdies aus der aus Aluminiumoxyd, Siliziumdioxyd, Titanoxyd,
Zirkonoxyd, Aluminiumsilicaten und Gemischen davon bestehenden
Gruppe ausgewählt werden, wobei Aluminiumoxyd bevorzugt ist.
-
Die die Sauerstoffspeicherkomponente enthaltende
Deckschicht kann durch in der Technik bekannte Mittel auf den
ersten Träger aufgebracht werden, beispielsweise indem eine
kolloidale Dispersion der Sauerstoffspeicherkomponente
verwendet wird, durch Imprägnieren der Sauerstoffspeicherkomponenten
mit Metallverbindungen, die nicht in die Mikroporen des ersten
Trägers eindringen, usw. Wenn die Deckschicht eine
Sauerstoffspeicherkomponente und einen zweiten Träger aufweist, kann die
Sauerstoffspeicherkomponente auf dem zweiten Träger dispergiert
werden, oder es kann eine feste Form der
Sauerstoffspeicherkomponente mit dem zweiten Träger gemischt werden. Obwohl es
nicht wesentlich ist, daß die Deckschicht einen zweiten Träger
enthält, ist es bevorzugt, daß für monolithische Anwendungen
ein zweiter Träger vorhanden ist.
-
Somit besteht ein Beispiel eines Verfahrens zum
Dispergieren einer Sauerstoffspeicherkomponente auf dem zweiten
Träger darin, das feuerfeste, anorganische Oxyd mit einer
wässrigen Lösung einer zersetzbaren Verbindung der
Sauerstoffspeicherkomponente zu imprägnieren, das sich ergebende Gemisch zu
Trocknen und in Luft zu brennen, um einen zweiten Träger zu
ergeben, der ein Oxyd der Sauerstoffspeicherkomponente enthält.
Beispiele verwendbarer wasserlöslicher, zersetzbarer
Sauerstoffspeicherkomponenten schließen Cerazetat, Lanthanazetat,
Neodymazetat, Europiumazetat, Holmiumazetat, Yttriumazetat,
Praseodymazetat, Dysprosiumazetat, Eisenazetat, Kobaltazetat,
Nickelazetat, Cernitrat, Lanthannitrat, Neodymnitrat,
Europiumnitrat, Holmiumnitrat, Yttriumnitrat, Praseodymnitrat,
Dysprosiumnitrat, Eisennitrat, Kobaltnitrat, Nickelnitrat,
Cerchlorid, Lanthanchlorid, Neodymchlorid, Europiumchlorid,
Holmiumchlorid, Yttriumchlorid, Praseodymchlorid,
Dysprosiumchlorid, Eisenchlorid, Kobaltchlorid und Nickelchlorid ein,
obwohl sie nicht darauf beschränkt sind.
-
Demgemäß wird in einem spezifischen Beispiel eine
entsprechende Menge an Aluminiumoxyd einer wässrigen Lösung von
Cerazetat zugefügt. Diese Mischung wird sodann getrocknet und
in Luft bei einer Temperatur von 400º bis 700ºC während einer
Zeit von einer bis drei Stunden gebrannt. Dies ergibt die
Bildung von Ceroxyd, das über das gesamte Aluminiumoxyd gut
dispergiert ist.
-
Alternativ wird eine feste Form dieser
Sauerstoffspeicherkomponente mit der entsprechenden Menge des zweiten
Trägers gemischt. Nach dem Mischen wird ein homogenes Gemisch
der beiden Feststoffe erhalten. Die für die feste Form dieser
Sauerstoffspeicherkomponente benötigten Kriterien sind 1) daß
sie in Wasser und in der Säure/Wasser-Lösung, welche in der
oben beschriebenen Weise zur Herstellung der Aufschlämmung
verwendet wird, unlöslich ist, und 2) daß sich der Feststoff
beim Brennen in Luft zum Oxyd zersetzt, falls der Feststoff
nicht schon das Metalloxyd ist. Beispiele dieser unlöslichen
Feststoffe schließen Cersulfat, Lanthansulfat, Neodymsulfat,
Europiumsulfat, Holmiumsulfat, Yttriumsulfat, Eisensulfat,
Kobaltsulfat, Nickelsulfat, oxalsaures Cer, oxalsaures Lanthan,
oxalsaures Neodym, oxalsaures Europium, oxalsaures Holmium,
oxalsaures Yttrium, oxalsaures Eisen, oxalsaures Nickel,
oxalsaures Kobalt, Ceroxyd, Lanthanoxyd, Neodymoxyd,
Europiumoxyd, Holmiumoxyd, Yttriumoxyd, Eisenoxyd, Nickeloxyd und
Kobaltoxyd ein, wobei die Oxyde bevorzugt sind. So besteht ein
spezifisches Beispiel in der Zugabe von Ceroxyd zu einem
Aluminiumoxydpulver.
-
Wenn der katalytische Schichtkörper in Form einer
festen, monolithischen Unterlage verwendet werden soll, so
besteht eine Methode der Aufbringung der Deckschicht darin,
eine Aufschlämmung der Sauerstoffspeicherkomponente
herzustellen und gegebenfalls einen zweiten Träger, und diese
Aufschlämmung unmittelbar über dem ersten, zumindest ein auf dem
monolithischen Träger abgelagertes Edelmetall enthaltenden
Träger aufzubringen; diese Deckschicht kann in derselben Weise
aufgebracht werden, wie dies oben für den ersten Träger
beschrieben wurde.
-
Der Anteil der Deckschicht ist derart bemessen, daß
die Konzentration der Sauerstoffspeicherkomponente 2 bis 75
Gewichtsprozent des ersten Trägers und vorzugsweise von 20 bis
70 Gewichtsprozent beträgt. Wenn die Deckschicht auch einen
zweiten Träger enthält, so ist der zweite Träger überdies in
einer Konzentration von 0 bis 80 Gewichtsprozenten der
Deckschicht vorhanden. Bevorzugter ist es, wenn die Konzentration
des zweiten Trägers etwa 30 bis ungefähr 70 Gewichtsprozent der
Deckschicht beträgt.
-
Wenn eine Teilchenform erwünscht ist, kann die
Sauerstoffspeicherkomponente von den Edelmetallen durch Steuerung
des Eindringstiefe der Edelmetalle in das Innere der Teilchen
getrennt werden. Beispielsweise können die Edelmetalle dazu
veranlaßt werden, in das Innere der Kugeln oder einer anderen
Teilchenform durch in der Technik wohlbekannte Mittel, wie die
Zugabe von Chloridionen oder einer Karbonsäure zur
Imprägnierlösung, einzudringen. Anschließend kann die
Sauerstoffspeicherverbindungen, die in die Mikroporen der Kugeln nicht eindringen,
angeordnet werden.
-
Demgemäß besteht ein spezifisches Beispiel in
Aluminiumoxydkugeln, die mit Platin und Rhodium imprägniert
wurden. Diese Kugeln werden sodann mit einer Lösung von
Cernitrat imprägniert. Die Kugeln werden anschließend getrocknet
und in Luft gebrannt.
-
Somit ist der sich ergebende katalytische
Schichtkörper dadurch gekennzeichnet, daß die Edelmetallkomponente von
der Seltenen-Erden-Komponente getrennt ist. Wie oben erwähnt,
steht diese Konfiguration der Edelmetall- und der
Sauerstoffspeicherkomponente im Gegensatze zum Stande der Technik,
welcher lehrt, daß eine innige Mischung der Edelmetall- und der
Sauerstoffspeicherkomponente erforderlich ist, damit der
katalytische Schichtkörper ein Kraftfahrzeug-Auspuffgas wirksam
behandelt. Es wurde jedoch festgestellt, daß eine größere Menge
der Sauerstoffspeicherkomponente notwendig ist, wenn die
Sauerstoffspeicherkomponente von den Edelmetallen getrennt ist, um
einen äquivalenten katalytischen Schichtkörper zu erhalten,
relativ zu einer, bei der die Sauerstoffspeicherkomponente mit
der Edelmetallkomponente innig vermischt ist. Das Erfordernis
einer zusätzlichen Sauerstoffspeicherkomponentenmenge gegenüber
einem herkömmlichen katalytischen Schichtkörper wird jedoch
durch die Fähigkeit des vorliegenden katalytischen
Schichtkörpers aufgewogen, die produzierte Menge an H&sub2;S zu minimieren.
Deshalb zeigt der katalytische Schichtkörper nach der
vorliegenden Erfindung unerwartete Ergebnisse gegenüber dem Stande
der Technik.
-
Eine weitere Ausbildungsform der vorliegenden
Erfindung ist ein Verfahren zum Minimieren der H&sub2;S-Bildung über
einen katalytischen Schichtkörper, der für die Behandlung eines
Kraftfahrzeugabgases verwendet wird. Das Verfahren umfaßt das
Kontaktieren des Kraftfahrzeugabgases mit dem zuvor
beschriebenen katalytischen Schichtkörper. Der Mechanismus, wie H&sub2;S
über einem katalytischen Schichtkörper gebildet wird und wie
das vorliegende Verfahren die H&sub2;S-Bildung minimiert folgt.
-
Ein Benzintreibstoff enthält typischerweise etwa
0,005 bis etwa 0,7 Gewichtsprozent Schwefel, für gewöhnlich als
organische Schwefelverbindungen. Während des
Verbrennungsprozesses werden diese Schwefelverbindungen in gasförmige
Schwefelverbindungen, wie SO&sub2; und SO&sub3;, umgewandelt. Um den
Benzintreibstoff vollständig zu verbrennen, ist zumindest ein
stöchiometrischer Gewichtsanteil an Luft erforderlich. Wenn
beispielsweise Indolen der Treibstoff ist, ist das
stöchiometrische Gewichtsverhältnis 14,56:1 von Luft:Treibstoff. Unter
Verwendung dieses Verhältnisses erhält man daher, daß die
Konzentration der gasförmige Schwefelverbindung im Auspuffgas
von etwa 3 bis etwa 480 Teile pro Million reichen kann.
-
Während der Zeit, in der das Auspuffgas
stöchiometrisch oder effektiv oxydierend ist, sind gewisse Komponenten
des Katalysators dazu fähig, mit den gasförmigen
Schwefelverbindungen im Auspuffgas (SO&sub2; und SO&sub3;) und mit O&sub2; im Auspuffgas
zu reagieren, um stabile Sulfate zu bilden. Beispielsweise
würde man von Aluminiumoxyd erwarten, daß es Aluminiumsulfate,
wie Al&sub2;(SO&sub4;)&sub3;, bei Temperaturen unterhalb etwa 400ºC und bei
einer Konzentration von gasförmigen Schwefeloxyden (SOx) von 20
Teilen pro Million bildet; Ceroxyd wird in ähnlicher Weise
Cersulfate, wie Ce&sub2;(SO&sub4;)&sub3;, bei demselben Niveau an gasförmigem
SOx, bei Temperaturen unter etwa 500ºC bilden, während
Lanthanoxyd Lanthansulfate beim selben SOx-Niveau, jedoch bei
Temperaturen unterhalb etwa 700ºC bilden.
-
Die sich ergebenden, bei den oben beschriebenen
Bedingungen auf dem katalytischen Schichtkörper gebildeten
Sulfate sind unter treibstoffreichen Gegebenheiten instabil.
Deshalb werden die festen Sulfate beginnen, sich zu zersetzen,
wenn das Verhältnis von Luft/Treibstoff treibstoffreich wird,
mit der nachfolgenden Bildung von Schwefelwasserstoff (H&sub2;S),
das vom Abgas mit Konzentrationen abgegeben wird, die schädlich
sein können. Der Grund dafür, daß die Konzentrationen von H&sub2;S
übermäßig sein können, ist die große Menge von Sulfaten, welche
auf dem katalytischen Schichtkörper in Zeiträumen
stöchiometrisch bzw. treibstoffarmer Betriebszustände gespeichert und
dann während Zeiträumen treibstoffreichen Betriebes freigegeben
werden können.
-
Da die Abgastemperatur normalerweise oberhalb 400ºC
liegt, kommt der größte Anteil an H&sub2;S von der Bildung von
Sulfaten Seltener Erden. Somit wurde gefunden, daß mit der
Verwendung eines katalytischen Schichtkörpers, welcher
keinerlei Oxyde Seltener Erden enthält, dieses die Bildung und
die Freigabe von H&sub2;S minimiert. Die Fähigkeit, ein
Kraftfahrzeugabgas zu behandeln, ist jedoch bei einem katalytischen
Schichtkörper, welcher keinerlei Oxyde Seltener Erden enthält,
geringer als bei einem katalytischen Schichtkörper, welcher
Oxyde Seltener Erden enthält.
-
Die vorliegende Erfindung löst jedoch dieses Problem
durch Trennung der Oxyde Seltener Erden von den Edelmetallen.
Es scheint, daß durch Trennung der Sauerstoffspeicherkomponente
von den Edelmetallen die entsprechenden Metallsulfate nicht so
leicht gebildet werden, wodurch die Menge an gebildetem H&sub2;S
vermindert wird. Überdies wird jegliche Art von SO&sub2; oder SO&sub3;,
die auf den Sauerstoffspeicherkomponenten gespeichert werden
können, nicht so leicht in H&sub2;S umgewandelt. Der Grund dafür
liegt darin, daß die Umwandlung von SO&sub2; oder SO&sub3; in H&sub2;S unter
treibstoffreichen Bedingungen einen Katalysator erfordert. Da
das SO&sub2; oder das SO&sub3; von einer Deckschicht oberhalb der
Edelmetalle freigegeben wird, werden SO&sub2; oder SO&sub3; im Augenblicke
der Freigabe vom Auspuffgas weggefegt und haben keine Chance,
dorthin zu diffundieren, wo die Edelmetalle angeordnet sind und
H&sub2;S bilden würden. Das Endresultat ist, daß die H&sub2;S-Bildung
minimiert wird.
-
Um die von der vorliegenden Erfindung abzuleitenden
Vorteile vollständiger darzustellen, werden die folgenden
Beispiele dargelegt. Es versteht sich, daß die Beispiele lediglich
eine Veranschaulichung darstellen und nicht als eine
ungebührliche Beschränkung des breiten Rahmens der Erfindung gedacht
sind, wie er in den angefügten Patentansprüchen dargelegt ist.
BEISPIEL I
-
Dieses Beispiel beschreibt einen zum Messen der
Schwefelwasserstoffemissionen entwickelten Test. Der Test
bestand aus zwei Teilen: Speicherung der Schwefelverbindungen
und Schwefelwasserstofffreigabe. Die Bedingungen für diese
beiden Teile des Testes werden unten in der Tabelle 1
dargestellt.
TABELLE 1
Testbedingung
Speicherung
Freigabe
Einlaßtemperatur (ºC)
Verhältnis Luft/Treibstoff (Stöchiometrie = 14,56)
GHSV(Std.&supmin;¹)
Dauer (min)
Treibstoff-Schwefelniveau (Teile pro Million)
-
Der katalytische Schichtkörper wurde zuerst
Speicherbedingungen ausgesetzt, um Sulfat zu speichern. Sodann wurde
das Verhältnis Luft/Treibstoff auf Freigabebedingungen
geändert. Abgasproben wurden in Gaswäschern gesammelt und unter
Verwendung eines von der Environmental Protection Agency (EPA)
erstellten kolorimetrischen Verfahrens hinsichtlich H&sub2;S
analysiert. Einzelheiten des H&sub2;S-Analyseverfahrens stehen in
dem von der EPA erhältlichen EPA-Zwischenbericht EPA 600/2-80-
068 zur Verfügung. Proben wurden in den folgenden Zeitabständen
entnommen: 0-1, 1-2, 2-3, 3-4, 9-10 und 14-15 Minuten nach der
Umschaltung auf Freigabebedingung.
-
Die Steuerung der Freigabe von H&sub2;S während der ersten
zwei Minuten des treibstoffreichen Betriebes ist am
wichtigsten, weil treibstoffreiche Betriebsweisen typischerweise nicht
wesentlich länger als zwei Minuten anhalten. Zusätzlich sind
H&sub2;S-Emissionen am störendsten, wenn sie in großen Stößen
freigegeben werden. Diese beiden Kriterien sollten dazu verwendet
werden, die hier beschriebenen katalytischen Schichtkörper zu
bewerten.
BEISPIEL II:
-
Der herkömmliche katalytische Schichtkörper wurde
durch das folgende Verfahren hergestellt. In einem Becher
wurden 5000 Gramm von Pseudoböhmit-Aluminiumoxyd und 13.562
Gramm einer Lösung von Cerazetat gemischt, welche Lösung 7
Gewichtsprozent Cer enthielt. Das sich ergebende Gemisch wurde
30 Minuten lang gerührt, in eine flache Schale überführt, 4
Stunden lang bei 150ºC getrocknet und schließlich bei 600ºC
während 1 Stunde gebrannt. Das gebrannte Aluminiumoxyd/Ceroxyd-
Pulver wurde als nächstes in einem Behälter gerührt, der 5,33
Liter Wasser und 48 ml konzentrierter Salpetersäure (HNO&sub3;)
enthielt. Diese Mischung wurde 4 Stunden lang in einer
Kugelmühle gemahlen.
-
Ein oval geformter Cordierit-Monolith mit einer
kleineren Achse von 3,18 Zoll (8,08 cm), einer größeren Achse
von 6,68 Zoll (16,97 cm), einer Länge von 4,5 Zoll (11,43 cm)
und mit 400 Quadratkanälen pro Quadratzoll Oberfläche wurde in
die oben beschriebene Aufschlämmung getaucht. Nach dem
Eintauchen wurde der Überschuß an Aufschlämmung mit einer Luftpistole
ausgeblasen. Der mit der Aufschlämmung beschichtete Monolith
wurde während etwa 1 Stunde bei 540ºC gebrannt. Die oben
beschriebenen Eintauch-, Abblas- und Brennschritte wurden
wiederholt, bis der Monolith 128 g Beschichtung pro Liter
Monolith-Volumen enthielt.
-
Als nächstes wurden Platin- und Rhodiummetalle auf
den oben beschriebenen tauchbeschichteten Monolithen
aufimprägniert. Der oben beschriebene Monolith wurde in eine wässrige
Lösung getaucht, die 10m g Chlorplatinsäure (29,5 Gewichts-%
Pt) pro Gramm der Lösung und 10 mg Rhodiumchlorid (9,8
Gewichts-% Rhodium) pro Gramm der Lösung und 5 Gewichtsprozent
Zucker enthielt. Nach dem Eintauchen wurde der imprägnierte
Monolith getrocknet und während etwa einer Stunde bei 540ºC
gebrannt. Dieser katalytische Schichtkörper wurde als
Katalysator A bezeichnet. Die errechnete Zusammensetzung von
Katalysator A in Einheiten von g/Liter war: Pt = 1,5; Rh = 0,3;
Ce = 23,3.
BEISPIEL III
-
Ein katalytischer Schichtkörper nach der vorliegenden
Erfindung wurde wie folgt hergestellt. In einen Behälter,
welcher 5,3 Liter Wasser und 48,0 ml konzentrierter Salpetersäure
(HNO&sub3;) enthielt, wurden 5.000 Gramm Delta-Aluminiumoxyd
zugegeben. Dieses Gemisch wurde 24 Stunden lang in einer Kugelmühle
gemahlen.
-
Eine oval geformte, monolithische Unterlage aus
Cordierit mit einer kleineren Achse von 3,18 Zoll (8,08 cm),
einer größeren Achse von 6,68 Zoll (16,97 cm), einer Länge von
4,5 Zoll (11,43 cm) und mit 400 Quadratkanälen pro Quadratzoll
Oberfläche wurde in die oben beschriebene Aufschlämmung
getaucht. Nach dem Eintauchen wurde der Überschuß an
Aufschlämmung mit einer Luftpistole ausgeblasen. Der mit der
Aufschlämmung beschichtete Monolith wurde etwa 1 Stunde lang bei 540ºC
gebrannt. Die oben beschriebenen Eintauch-, Ausblas- und
Brennverfahrensschritte wurden wiederholt, bis der Monolith 128 g
Beschichtung pro Liter Monolithvolumen enthielt.
-
Als nächstes wurden Platin- und Rhodiummetalle auf
den oben beschriebenen tauchbeschichteten Monolithen
aufimprägniert. Der oben beschriebene Monolith wurde in eine wässrige
Lösung getaucht, die 10m g Chlorplatinsäure (29,5 Gewichts-%
Pt) pro Gramm der Lösung und 10 mg Rhodiumchlorid (9,8
Gewichts-% Rhodium) pro Gramm der Lösung und 5 Gewichtsprozent
Zucker enthielt. Nach dem Eintauchen wurde der imprägnierte
Monolith während etwa einer Stunde bei 540ºC gebrannt.
-
Schließlich wurden 26.800 Gramm Cerazetatlösung (7
Gewichtsprozent Cer) und 5.000 Gramm
Pseudo-Böhmit-Aluminiumoxyd in einem Behälter gemischt und wie in Beispiel II
verarbeitet. Diese Aufschlämmung wurde auf die monolithische
Unterlage in der oben beschriebenen Weise derart aufgebracht, daß
die Unterlage 85 g einer Ceroxyd/Aluminiumoxyd-Deckschicht pro
Liter Monolith enthielt. Dieser katalytische Schichtkörper
wurde als Katalysator B bezeichnet. Die errechnete
Zusammensetzung
von Katalysator B in Einheiten von g/Liter war:
Pt = 1,5; Rh = 0,3; Ce = 35,3.
BEISPIEL IV
-
Die Katalysatoren A und B wurden gemäß dem in
Beispiel I erläuterten Verfahren getestet, und die Ergebnisse sind
in Tabelle 2 dargestellt.
Tabelle 2
Katalysator bezeichnung
H&sub2;S-Konzentration während der Freigabeintervalle (min) (mg H&sub2;S/m³ gewaschenen Gases)
Katalysator A (herkömmlich)
Katalysator B
-
Die Zahlen geben deutlich an, daß der Katalysator
nach der vorliegenden Erfindung (Katalysator B) die
freigegebene Menge an H&sub2;S minimiert. Überdies veranschaulichen die
Daten, daß die Menge an H&sub2;S, die der Katalysator B während der
ersten zwei Minuten des Tests freigab, mehr als fünfmal
geringer ist, als die des herkömmlichen Katalysators. Die Steuerung
der Freigabe von H&sub2;S während der ersten zwei Minuten eines
treibstoffreichen Betriebes ist am wichtigsten, weil ein
treibstoffreicher Betrieb typischerweise nicht wesentlich
länger als zwei Minuten dauert. Zusätzlich sind H&sub2;S-Emissionen
am störendsten, wenn sie in großen Schüben freigegeben werden,
wie es der herkömmliche Katalysator (Katalysator A) zeigte.
BEISPIEL V
-
Die folgenden Tests wurden durchgeführt, um zu
zeigen, daß der Katalysator nach der vorliegenden Erfindung
zumindest eine äquivalente Fähigkeit zum Behandeln eines
Auspuffgases aus einem Motor mit innerer Verbrennung besitzt.
Es wurden frische Proben vom Katalysator A und vom Katalysator
B jeweils wie in den Beispielen II und III hergestellt. Jeder
Katalysator war in einem Vorsatzgerät befestigt, und jedes
Vorsatzgerät wurde im Abgasstrom aus einer Reihe eines
benzinbetriebenen V-8-Motors angeordnet. Der Motor wurde nach dem
folgenden Zyklus betrieben.
-
Der für diesen Beständigkeitszyklus benützte Motor
war ein Ford 5,01, V-8-Motor, der mit doppelter
Treibstoffeinspritzung mit Drosselkörper ausgerüstet war. Der
Beständigkeitszyklus bestand aus 60 Sekunden Fahrbetrieb und 5 Sekunden
Betrieb mit abgeschalteter Treibstoffzufuhr. Während des
Fahrbetriebes arbeitete der Motor im stöchiometrischen Bereich,
während der Motor während des Betriebes mit abgeschalteter
Treibstoffzufuhr unter treibstoffarmer Bedingung arbeitete, was
eine Temperatur- und Sauerstoffspitze einschloß. Der Betrieb
mit abgeschalteter Treibstoffzufuhr wird durch Unterbrechen des
Kreises zwischen einem der Brennstoffinjektoren und der
elektronischen Motorsteuerung erreicht. Die Motorgeschwindigkeit
und die Belastung des Motors wurde so eingestellt, daß sich
eine Abgastemperatur von 850ºC während des Fahrbetriebes und
800ºC während des Betriebes mit abgeschalteter Treibstoffzufuhr
ergibt. Dieser Zyklus wurde 25 Stunden lang wiederholt.
-
Nachdem die Katalysatoren A und B dem oben beschriebenen
Beständigkeitszyklus ausgesetzt worden waren, wurden sie unter
Verwendung eines Leistungstests mit einem Motor-Dynamometer
bewertet. Der Test umfaßte die Bewertung des Katalysators bei
sieben verschiedenen Punkten des
Luft/Treibstoff(L/T)-Verhältnisses (14,71; 14,66; 14,61; 14,56; 14,51; 14,46 und 14,41) bei
einer Einlaßtemperatur von 450ºC. An jedem L/T-Punkt ließ man
des Luft/Treibstoff-Verhältnis mit einer Frequenz von einem
Hertz plus oder minus 0,1 L/T schwanken. Die Umsätze von
Kohlenwasserstoff, Kohlenmonoxyd und Stickoxyden wurden bei jedem
L/T-Verhältnis errechnet, und es wurde der integrale
Leistungsumsatz durch Errechnung des Durchschnittes aller Umsätze
erhalten.
-
Überdies wurden die Katalysatoren A und B unter
Verwendung eines Tests bewertet, welcher in einem ständigen
Temperaturdurchgang bei einem L/T-Verhältnis von etwa 14,55
bestand. Während dieses Tests wurde die Temperatur des in das
Vorsatzgerät gehenden Abgases beständig von 200ºC bis 460ºC
variiert, indem die Wärmeübertragungsrate eines Wärmetauschers
aus Edelstahl verändert wurde. Der Umsatz an Kohlenwasserstoff,
Kohlenmonoxyd und Stickoxyden wurde als Funktion der Temperatur
errechnet. Die zum Erreichen eines Umsatzes von 50%benötigte
Zeit ist ein herkömmliches Kriterium, welches zum Bewerten von
katalytischen Schichtkörpern verwendet wird (als
Abschaltleistung bezeichnet) und wird hier angegeben. Die Ergebnisse
dieser Auswertungen sind in Tabelle 3 dargestellt.
Tabelle 3
Benötigte Temperatur (ºC) zum Erreichen von 50% Umsatz
Integrale Leistung % Umsatz
Katalysatorbezeichnung
Katalysator A (herkömmlich)
Katalysator B
-
Die Zahlen zeigen, daß die Katalysatoren A und B nach
einem schweren Beständigkeitstest einander zumindest äquivalent
sind.
BEISPIEL VI
-
Wie jeweils in den Beispielen II und III beschrieben,
wurden frische Proben der Katalysatoren A und B hergestellt, in
einem Vorsatzgerät angeordnet und gemäß dem
Temperaturdurchgangstest des Beispiels V getestet. Diese Ergebnisse sind in
Tabelle 4 dargestellt.
Tabelle 4
Benötigte Temperatur (ºC) zum Erreichen von 50% Umsatz
Katalysatorbezeichnung
Katalysator A (herkömmlich)
Katalysator B
-
Diese Daten zeigen, daß der Katalysator nach der
vorliegenden Erfindung (Katalysator B) eine geringere
Abschalttemperatur als der herkömmliche Katalysator besitzt. Dies
bedeutet, daß der Katalysator B im tatsächlichen Gebrauch, d.h.
wenn das Fahrzeug zuerst angestartet wird, noch vor dem
Katalysator A betriebsbereit sein wird. Somit besitzt der
Katalysator B eine verbesserte Wirkung gegenüber dem Katalysator nach
dem Stande der Technik.