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Mit Ammoniak gegen Diesel-Stickoxide

Diesel Um die gesundheitsschädigenden Stickoxide (NOx) in Dieselabgasen zu verringern, hat die Autoindustrie ein Verfahren entwickelt. Ein Hilfsstoff namens Adblue wird in das Abgas eingespritzt, wo dieser zu Ammoniak zerfällt. Mithilfe eines Katalysators wandelt das Ammoniak anschliessend die gesundheitsschädlichen Stickoxide in harmlosen Stickstoff und Wasser um.

Der Haken: Erst ab einer Abgastemperatur von deutlich über 200 Grad Celsius liefert der Prozess befriedigende Ergebnisse. An kalten Wintertagen funktioniert diese sogenannte Selektive Katalytische Reduktion (SCR) nur mit geringerer Leistung. Auch bei einem Kaltstart dauert es einige Minuten, bis die Stickoxide effizient abgebaut werden.

Gesehen, was im Diesel­motor Abhilfe schafft

Forscher des Paul-Scherrer-Instituts (PSI) haben nun erstmals auf molekularer Ebene verstanden, was im Motor Abhilfe schafft. Um herauszufinden, warum die Reaktionsprozesse unter verschiedenen Bedingungen so unterschiedlich verlaufen, schaute sich das Forschungsteam die chemischen Vorgänge in einer Kupfer-Zeolith-Verbindung an. Dieses Material von Autokatalysatoren durchleuchteten sie mit Röntgenstrahlen aus der Synchrotron Lichtquelle Schweiz (SLS).

Die Wissenschafter stellten den Verlauf der Reaktionen dar. Die zeitlichen Veränderungen der Abläufe genau zu verstehen ist wichtig, weil sich die Abgastemperatur oder die dem Katalysator zugeführten Ammoniak- und Stickoxid-Mengen während der Fahrt laufend verändern. Das Experiment zeigte, dass das Ammoniak bei niedrigen Temperaturen die Leistungsfähigkeit des Kupfers im Katalysator mindert. «Ammoniak ist notwendig, um die Stickoxide abzubauen. Wenn aber zu viel Ammoniak vorhanden ist, kann der Katalysator nur eingeschränkt arbeiten», sagt PSI-Forscher Davide Ferri. Abhängig von Temperatur und Betriebszustand bedarf es also verschiedener Mengen an Ammoniak, um die Stickoxide optimal abzubauen.

«Mit unserer Arbeit haben wir ein besseres Verständnis dafür geschaffen, wie sich die Leistungsfähigkeit von Katalysatoren für Dieselfahrzeuge steigern lässt.» Damit zeigen die Forscher der Automobilindustrie einen Weg auf, die Luftqualität in Städten deutlich zu verbessern. (sda)

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