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Katalytisch aktive Nanowerkstoffe für Oberflächen in Verbrennungsmotoren und im Abgasstrang 'NanoKat' zur Vermeidung von Dieselruß-Partikel-Emissionen mit Hilfe von katalytisch beschichteten Dieselpartikelfiltern

Integrierter Abschlußbericht März 2010. Förderkennzeichen: 19 U 5028 - 19 U 5028 A-C - 19 U 5028 E-G
Catalytically active nanomaterials for surfaces of internal combustion engines and in the exhaust gas system 'nanocat' to avoid the emission of diesel soot particles by means of catalytically coated diesel soot filters. Final report
 
: Zuzeco, S.C.; Stöwe, K.; Volpp, H.-R.; Zöllmer, V.; Jung, T.; Kröll, M.; Bachmann, M.
: Volkswagen AG, Wolfsburg

:
Volltext (PDF; )

Wolfsburg, 2010, 91 S.
Deutsch
Bericht, Elektronische Publikation
Fraunhofer IFAM ()
Fraunhofer IST ()

Abstract
Im Rahmen des Förderprogrammes 'WING - Werkstoffinnovationen für Industrie und Gesellschaft' war das Verbundvorhaben 'NanoKat' Teil der Leitinnovationen 'NanoMobil'. Ziel des Verundprojektes war die Entwicklung, Herstellung und Erprobung neuer, nanostrukturierter, katalytisch aktiver Werkstoffe zur Reduzierung der Schadstoffemissionen von Verbrennungskraftmaschinen. Durch ihre Anwendung in der Abgasnachbehandlung und gegebenenfalls auch im Verbrennungsmotor können sie eine deutlich verbesserte Effizienz der Russminderung in einem weiten Temperaturbereich ermöglichen und damit einen wesentlichen Beitrag zu einem umweltgerechten Verkehr leisten. Für das konkrete Ziel, den Ausstoß von Rußpartikeln aus Diesel-Pkw weiter zu vermindern, wurde bereits das bestehende Konzept des Dieselpartikelfilters genutzt. Dabei sollte mittels neuer katalytisch aktiver Oberflächen die notwendige Regeneration von Partikelfiltern bereits bei Abgastemperaturen unterhalb von 400 Grad C eingeleitet werden. Bisherige, nicht katalytische Systeme benötigen Temperaturen von etwa 550 bis 600 Grad C zum thermischen Russabbrand. Hinsichtlich des Russabbrands sollte zudem die Abbrandrate im Vergleich zu bestehenden Systemen erhöht werden. Die neuen Materialkonzepte wurden im konventionellen Washcoat-Verfahren in bestehende Dieselpartikelfilter integriert. Dazu wurden die nanoskaligen oxidischen Trägermaterialien in Kombination mit katalytisch aktiven, nanoskaligen Metallen als Teil des Washcoats für die Beschichtung eingesetzt. Die aufgebauten Demonstratorbauteile wurden durch Funktionsuntersuchungen an Motorprüfständen bei der J. Eberspächer GmbH (Esslingen, Bundesrepublik Deutschland) und der Volkswagen AG (Wolfsburg, Bundesrepublik Deutschland) untersucht. Gegenstand des Vorhabens waren ebenfalls grundlegende Arbeiten zur Anwendung von katalytischen Nanowerkstoffen im Brennraum und auf brennraumnahen Bauteilen. Speziell für diese Oberflächen wurden Kompositschichtsysteme entwickelt, die katalytische Performance mit mechanischer und thermischer Stabilität vereinen. Zur Untersuchung des Einflusses katalytischer Schichten auf die Kinetik der Verbrennungsreaktionen werden in der Konzernforschung der Volkswagen AG optische Messungen in einer Dieselbrennkammer durchgeführt. Solche Schichten haben ein hohes Potential für die Applikation im Brennraum und zur Verringerung der Emissionen. Die bestehenden Materialkonzepte werden zur systematischen Untersuchung der Katalyse im Brennraum eingesetzt und weiterentwickelt. Mit dem vorliegenden Ergebnisbericht des Verbundvorhabens 'NanoKat' werden die umfangreich durchgeführten Arbeiten zur Materialforschung, Materialherstellung und Applikation neuer katalytischer Nanowerkstoffe für den Automobilbereich dokumentiert.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-190855.html