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Der Abgaskatalysator des Autos

Einleitung:
Der Abgaskatalysator wird zur Umwandlung von umweltgefährdenden z.T. giftigen Stoffen im Abgas der Autos in weniger umweltgefährdende Stoffe eingesetzt.

Funktionsweise:


Schema des Abgaskatalysators des Autos


Der Abgaskatalysator hat einen Träger und der besteht aus einem Keramikkörper mit wabenförmigen Gängen. Sie sind mit einer porösen Schicht von Aluminiumoxid überzogen. Es findet eine Vergrößerung der inneren Oberfläche um den Faktor 5000 statt, so dass ein Gramm des Katalysators auf eine Fläche - so groß wie ein Fußballfeld - verteilt wird. Zwei Gramm einer Platin/Rhodium-Legierung werden auf die Oxidschicht aufgebracht, sie dient als eigentlicher Katalysator. Kohlenstoffmonoxid und Kohlenwasserstoff (unverbrannter Kraftsoff) werden an der Metalloberfläche oxidiert und Stickstoffmonoxid wird reduziert.

Die Zusammensetzung des Luft/Kraftstoffgemisches muss konstant bei einem bestimmten optimalen Wert gehalten werden, damit die Oxidation und Reduktion gleichzeitig optimal ablaufen. Bei einem mageren Gemisch (d.h. es liegt zu viel Sauerstoff vor) kann die Reduktion der Stickoxide nicht komplett ablaufen. Bei einem fetten Gemisch (d.h. liegt zu viel Kraftstoff vor) ist keine vollständige Oxidation des unverbrannten Benzins und des beim Verbrennen entstandenen Kohlenstoffmonoxids möglich (siehe RG's).

Das Einstellen des richtigen Gemisches übernimmt beim Auto ein Regelkreis, der aus einer λ-Sonde, der Motorelektronik und der Einspritzung besteht. Die λ-Sonde misst darin ständig den Restsauerstoffgehalt der ausströmenden Abgase und gibt diesen Messwert sofort an die Motorelektronik weiter. Die Motorelektronik steuert dann die Einspritzmenge des Kraftstoffs um das optimale Abgasverhältnis zu erhalten. Denn der Restsauerstoffgehalt ist ein Maß für die Zusamensetzung des Luft/Kraftstoffgemisches (mager oder fett). Die Regelung erfolgt so schnell, dass zu jedem Zeitpunkt die optimale Zusammensetzung des Luft/Kraftstoffgemisches gewährleistet ist.


Text von A.K. mit kleinen Ergänzungen von Herrn Ecker 21.5.2013.

Reaktionsgleichungen (von P.G.):

2CO + O 2 2CO 2 Oxidation
2C 8 H 18 + 25O 2 16CO 2 + 18H 2 O Oxidation
2NO + 2CO N 2 + 2CO 2 Reduktion

Katalysatoren in der chemischen Industrie

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