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Neues Verfahren erfordert geringere Temperaturen beim Rußabbrand

Die passive Regeneration von Partikelfiltern erfordert Temperaturen bis zu 600 °C, die im Abgas von Dieselmotoren meist nicht erreicht werden. Um die notwendige Temperatur für den Abbrand zu senken, gibt es verschiedene Methoden. Mithilfe von NO2, welches im Oxidationskatalysator aus dem NO im Abgas entsteht, kann der Ruß im Partikelfilter bei geringeren Temperaturen abbrennen. Auch dieses Verfahren reicht aber nicht immer aus – zum Beispiel im Stadtverkehr oder anderen Betriebszuständen mit geringer Last. Man kann in diesen Situationen flüssigen Kraftstoff zuführen, der mit dem Restsauerstoff im Abgas reagiert und so den Filter erhitzt. Das funktioniert aber nur bei Abgastemperaturen von mehr als 230 °C, wie das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg berichtet. Es will daher mit einem neuen Verfahren die Rußabbrandtemperatur nochmals deutlich senken.

Das Abgas moderner Lkw-Motoren erreicht nach Angaben der Forscher teilweise nur noch Temperaturen von 160 bis 180 °C, zu wenig für herkömmliche Methoden der Rußverbrennung. Die Forscher des Instituts haben daher eine Methode entwickelt, die selbst bei 140 °C eine zuverlässige Regeneration ermöglichen soll. "Wir geben zum Abgas ein Synthesegas aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff", sagt Dr. Thomas Aicher, Gruppenleiter am ISE. "Dieses Gasgemisch leiten wir am Oxidationskatalysator ein – so können wir die Zündtemperatur auf 140 Grad senken und den Filter auch bei niedrigen Abgastemperaturen von dem Ruß befreien."

Das Synthesegas lässt sich auf zwei Weisen gewinnen: "Entweder erhitzen wir Dieselkraftstoff unter Luftausschluss, wobei ein Synthesegas oder Wasserstoff und Kohlenstoff entstehen. Man spricht hierbei von einer Pyrolyse. Der Kohlenstoff wird in einem weiteren Schritt mit dem Abgas verbrannt. Oder wir oxidieren Diesel mit sehr wenig Luft, so dass der Diesel nur unvollständig verbrennt. Man spricht von einer partiellen Oxidation", erläutert der ISE-Wissenschaftler Robert Szolak. Prototypen für beide Verfahren haben die Forscher bereits entwickelt und erfolgreich getestet. Die partielle Oxidation untersuchen die Experten nun gemeinsam mit einem Industriepartner genauer. Um wem es sich dabei handelt, wird bisher nicht verraten.

Bereits im Frühjahr 2011 hatte das Fraunhofer ISE die Pyrolyse als ein günstiges Verfahren vorgestellt, um aus Brennstoffen Synthesegas oder Wasserstoff zu produzieren, der sehr gut für die Verwendung in Brennstoffzellen geeignet sei. Anders als bei "herkömmlichen Reformierverfahren" komme ein Katalysator für die Pyrolyse ohne Edelmetalle aus, sei einfacher eingebaut und benötige kein Prozesswasser. Der beim Fraunhofer ISE neu entwickelte Katalysator sei "multi-fuel"-fähig, könne also zum Beispiel mit Propan, Methan, Biogas und Diesel betrieben werden. Das mache ihn für verschiedene Anwendungen geeignet, etwa für die Bordstromversorgung, als Batterielader im Freizeitbereich oder für stationäre Anwendungen im Bereich der Kraft-Wärme-Kopplungen.

Die Forscher am Fraunhofer ISE haben herausgefunden, dass das Synthesegas auch für die NOx-Entfernung aus Autoabgasen geeignet ist. Erste Versuche am Fraunhofer ISE haben gezeigt, daß NOx-Speicherkatalysatoren mit Synthesegas bei Abgastemperaturen von <180 °C regeneriert werden können. Der intermittierende Betrieb der Pyrolyse (Pyrolyse - Regenerierung) kann hierbei sehr gut mit dem intermittierenden Betrieb des NOx-Speicherkatalysators (NOx-Adsorption - Regenerierung) kombiniert werden. Die Pyrolyse kann zudem platzsparend direkt in den Abgasstrang eingebaut werden. Metadaten anzeigen: Autor verbergen | Schlagworte