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Panasonic konstruiert CO2- und Energie-sparenden Diesel-Katalysator

Panasonic konstruiert CO2- und Energie-sparenden Diesel-Katalysator
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Panasonic hat einen neuartigen Katalysator entwickelt, der sowohl Energie als auch Kosten spart. Die Innovation verwendet eine Alkalimetall-Verbindung, um Feinstaub aus Dieselabgasen zu entfernen und zu zersetzen(1). Dabei verfügt das Bauteil über die gleiche Verbrennungsleistung wie herkömmliche Katalysatoren auf Platinbasis, erreicht diese aber bei einer geringeren Temperatur (im Laborexperiment ca. 20 Prozent niedriger). Da auf diese Weise weniger Energie benötigt wird, um die optimale Temperatur der Katalysatorreaktionen zu erreichen, verringert sich auch der CO2-Ausstoß. Für Fahrzeuge mit Dieselantrieb stellt der neue Katalysator von Panasonic demnach eine kostengünstige und energiesparende Lösung dar. Gleichzeitig trägt die Innovation den Bestimmungen zu Dieselemissionen Rechnung, die vor allem in Europa, den USA und Japan zunehmend strenger werden. Die ersten Prototypen werden noch in diesem Monat ausgeliefert.

CO2- und Energie-sparendenr Diesel-Katalysator von Panasonic

Der Katalysator mit der neuartigen Alkalimetall-Verbindung wurde von einem Panasonic Tochterunternehmen entwickelt, der Panasonic Ecology Systems Co., Ltd. Er beschleunigt die Oxidierung von Feinstaub und zersetzt diesen direkt ohne Einsatz von Platin. Arbeitet der neue Katalysator bei derselben Temperatur wie ein herkömmlicher Platinkatalysator, wird die Verbrennung beschleunigt. Zum Vergleich: Zurzeit ist in Anlagen zur Behandlung von Dieselabgasen Platin als Reinigungskatalysator üblich. Dies ruft höhere Kosten sowie eine stärkere Anfälligkeit auf Preisschwankungen hervor. Außerdem brauchen herkömmliche Anlagen bei der Feinstaubbehandlung Kraftstoff, um die optimale Temperatur zu erreichen, die für eine Katalysereaktion erforderlich ist. Der Gesamtnutzen der Anlage wird dadurch beeinträchtigt.

Standard-Nachbehandlungsanlagen für Dieselabgase bestehen aus einem Dieseloxidations-Konverter (DOC)(2), der Kohlenwasserstoffe (HC) und Kohlenmonoxid (CO) entfernt, und einem Katalysatorbeschichteten Dieselpartikelfilter (DPF)(3) für den Feinstaub. Bei herkömmlichen Katalysatoren benötigt auch der DOC selbst Platin, um Stickstoffdioxid (NO2) zu erzeugen, was wegen seiner oxidierenden Wirkung in dieser Art von Zersetzung unbedingt erforderlich ist. Da der neu entwickelte Katalysator von Panasonic Feinstaub ohne NO2 zersetzt, kann die Menge an Platin im DOC deutlich verringert werden. Das wirkt sich positiv auf die Gesamtkosten der Anlage aus.

Panasonic hat nicht nur die neue Metallverbindung entwickelt, sondern auch eine neue Art der Beschichtung, um die Leistung des Katalysators in einer Vielzahl von DPF-Arten (Cordierit(4), SiC(5), Metall usw.) zu maximieren. Damit Alkalimetall-Verbindungen ohne Einschränkung der Lebensdauer genutzt werden können, war schließlich die Entwicklung eines neuen Additivs erforderlich. Zur Arbeit am technischen Fortschritt hat Panasonic 84 Patenten in Japan sowie sieben in weiteren Ländern angemeldet oder beantragt.

(1) Im Abgas von Dieselmotoren sind feine Feststoffe aus Kohlenstoff (C) enthalten. Sie stellen einen Großteil des schwarzen Auspuffgases aus Dieselmotoren dar und tragen zur Luftverunreinigung bei. Daher ist die Feinstaubentfernung gesetzlich vorgeschrieben.

(2) Ein Bauteil der Nachbehandlungsanlagen für Dieselabgase. Er zersetzt Kohlenwasserstoffe (HC) und Kohlenmonoxid (CO) – also zwei Substanzen, die im Dieselabgas enthalten sind. Wenn er zusammen mit einem herkömmlichen DPF verwendet wird, das mit einem Katalysator auf Platinbasis beschichtet ist, muss auch der DOC Platin enthalten, um NO2 zu erzeugen.

(3) Ein Bauteil der Nachbehandlungsanlagen für Dieselabgase. Es dient dazu, den Feinstaub aus Dieselabgasen zu entfernen. Das DPF besteht aus einem Grundmaterial, das mit einem Katalysator beschichtet ist.

(4) Keramisches Material, das in Katalysatoren zur Verarbeitung von Motorabgasen verwendet wird. Es hat eine geringe relative Dichte und gute Hitzeeigenschaften.

(5) Keramisches Material mit guten Hitzeeigenschaften, das in Katalysatoren zur Verarbeitung von Motorabgasen verwendet wird.

Technische Einzelheiten

1) Feinstaubverbrennung ohne Platineinsatz
Der neue Katalysator verwendet eine Alkalimetall-Verbindung, die im Bereich der Reaktionstemperatur eine aktive Art alkalischen Metalls erzeugt. Diese beschleunigt die Oxidation des Feinstaubes – hauptsächlich besteht dieser aus Kohlenstoff (C) – und zerlegt ihn in CO2 (Bild 2). Anders als herkömmliche Katalysatoren verwendet das neuartige Modell kein Platin.

Schema der Feinstaubverbrennung durch das Katalysator-beschichtete DPF
Schema der Feinstaubverbrennung durch das Katalysator-beschichtete DPF

2) Feinstaubverbrennung bei niedriger Temperatur
Der neue Alkalimetall-Katalysator hat dieselbe Verbrennungsleistung wie ein herkömmlicher Platin-Katalysator, jedoch bei geringerer Temperatur (Bild 3). Infolgedessen kann die Temperatur der Diesel-Abgasnachbehandlungsanlage gesenkt werden. So wird Kraftstoff gespart, der sonst zum Heizen der Anlage verwendet werden würde und die Energieeffizienz der Anlage steigt.

Behandlungsgeschwindigkeit im Katalysator-beschichteten DPF im Verhältnis zur Temperatur
Behandlungsgeschwindigkeit im Katalysator-beschichteten DPF im Verhältnis zur Temperatur

3) Verringerte Kosten für die Dieselabgas-Nachbehandlungsanlage
Die Dieselabgas-Nachbehandlungsanlage besteht aus einem DOC zur Entfernung von Kohlenwasserstoffen (HC) und Kohlenmonoxid (CO) und einem Katalysator-beschichteten DPF, in dem der Feinstaub beseitigt wird. Bei herkömmlichen Katalysatoren benötigt der DOC Platin, um Stickstoffdioxid (NO2) zu erzeugen. Da der neue Katalysator Feinstaub ohne NO2 zersetzt, kann die Menge an Platin im DOC deutlich verringert werden. Das wirkt sich auf die Gesamtkosten der Anlage aus.

Aufbau der Dieselabgas-Nachbehandlungsanlage
Aufbau der Dieselabgas-Nachbehandlungsanlage

Stand Juni 2010. Änderungen ohne Ankündigung vorbehalten.

Über Panasonic:
Die Panasonic Corporation ist ein weltweit führendes Unternehmen in der Entwicklung und Produktion elektronischer Produkte für eine Vielzahl von Kundenbedürfnissen im privaten, geschäftlichen und industriellen Bereich. Der in Osaka, Japan, ansässige Konzern erzielte im abgelaufenen Geschäftsjahr (Ende 31. März 2010) einen konsolidierten Netto-Umsatz von 7,42 Billionen Yen / 56,6 Milliarden EUR. Die Aktien des Konzerns sind an den Börsen in Tokio, Osaka, Nagoya und New York (NYSE: PC) notiert. Weitere Informationen über das Unternehmen und die Marke Panasonic finden Sie unter www.panasonic.net.

Panasonic Deutschland
eine Division der Panasonic Marketing Europe GmbH
Winsbergring 15
22525 Hamburg

Pressemitteilung von Panasonic Deutschland aus dem Juni 2010

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