Ohne Adblue: Forscher entwickeln neuen NOx-Kat

Wissenschaftler und Autoindustrie arbeiten gemeinsam an einer neuen Art der Stickoxid-Bekämpfung. Der Kat soll den notwendigen Ammoniak aus dem Abgas selbst erzeugen.

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Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich entwickeln zusammen mit Kollegen der RWTH Aachen und den Industriepartnern Ford, Deutz, Sasol, FEV, Umicore sowie Clariant derzeit einen neuen Katalysator, der Stickoxide (NOx) nahezu vollständig aus den Abgasen entfernen soll, ohne dazu das Reaktionsmittel Adblue zu benötigen. Vielmehr erzeugt das System den Ammoniak, der für die Umsetzung der Stickoxide in unschädlichen Stickstoff nötig ist, selbst aus den Abgasen des Motors.

Der Prozess beginnt mit der Einlagerung der Stickoxide im Katalysator. Ist der maximale Füllstand erreicht, kommt der Regenerationsprozess in Gang. Hierzu muss zuerst einmal Wasserstoff im Abgas erzeugt werden. Dazu wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch im Motor in Richtung „Fett“ verändert, sodass nicht mehr genügend Sauerstoff im Brennraum zur Verfügung steht.

Hierdurch emittiert der Motor neben Wasserstoff (H2) zunächst auch Kohlenmonoxid (CO). Dieses Kohlenmonoxid dient im Katalysator ebenfalls zur Herstellung von Wasserstoff durch die sogenannte Wassergas-Shift-Reaktion (WGS). Bei dieser Umsetzung reagiert das CO mit dem im Abgas befindlichen Wasserdampf zu Kohlendioxid und Wasserstoff, sodass genügend H2 im Abgas zur Verfügung steht. Aus diesem und dem im Katalysator eingelagerten NOx bildet sich Ammoniak (NH3).

Der mit Ammoniak gefüllte Speicher kann nun im normalen Fahrbetrieb die Stickoxide in harmlosen Stickstoff umwandeln. Ist das Ammoniakreservoir aufgebraucht, beginnt der Prozess von vorn.

Die Energie für die WGS-Reaktion und die Ammoniakbildung soll allein aus der Abgaswärme kommen. Genauere Angaben zur Zusammensetzung des Katalysators wollten die Entwickler gegenüber »kfz-betrieb« nicht machen. Die Kosten für ein solches System sollen sich aber im Bereich der jetzigen Katalysatorpreise bewegen.

In drei Jahren zur Prototypenreife

Die Impulse für die Materialentwicklung kamen aus der Brennstoffzellenforschung. Die Basis bilden Materialien für keramische Hochtemperaturbrennstoffzellen, die am Forschungszentrum Jülich bereits seit über zehn Jahren in einem Langzeitversuch betrieben werden. Durch Veränderungen eines Kathodenwerkstoffes wollen die Wissenschaftler nun den neuen NOx-Speicher schaffen.

„Wir stehen mit unserer Forschung noch ganz am Anfang. Aber wenn alles gut läuft, werden wir innerhalb von drei Jahren einen Prototyp fertigstellen, der von den beteiligten industriellen Partnern direkt für die Integration in neue Fahrzeugmodelle übernommen werden kann“, sagt Jürgen Dornseiffer vom Forschungszentrum Jülich.

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