Wie funktioniert eigentlich: - Der Katalysator

Wenn die Abgase aus dem Motor kommen, sind sie voll mit Schadstoffen. Zumindest einen Gutteil davon entfernt ein Katalysator.

Dass Autos ihre Abgase völlig unbehandelt in die Luft pusten, ist zum Glück lange vorbei. Mitte der 70er Jahre hielt in den USA der ,,geregelte Katalysator" Einzug in den Benzinmotoren, 1985 wurden die ersten Ottomotoren mit G-Kat auch in Deutschland zu gelassen, später bekam auch der Diesel einen Oxidationskatalysator verpasst.  Das Ziel: Die Abgase sollten sauberer werden.

Bei beiden Motorarten wird schädliches Kohlenmonoxid in Kohlendioxid (CO2) und unverbrannte Kohlenwasserstoffe, also Treibstoff-Reste, in CO2 und Wasserdampf umgewandelt. Zusätzlich macht der ,,Drei-Wege-Kat" beim Benziner auch noch aus giftigen Stickoxiden (NO, NO2, zusammengefasst als NOx bezeichnet) eher ungefährlichen Stickstoff und Sauerstoff. Das funktioniert im Diesel wegen des hohen Luftüberschuss in den Abgasen allerdings nicht ohne weiteres. Hier übernimmt deshalb seit einiger Zeit der SCR-Kat die NOx-Reinigung.  

Die Funktionsweise ist in allen Fällen prinzipiell ähnlich: Das Abgas wird durch einen Wabenkörper geleitet, der mit einem porösen Material beschichtet ist, um eine möglichst große Oberfläche zu erhalten. Pro Gramm sind das mehrere hundert Quadratmeter. In dieser meist aus Aluminium bestehenden Schicht sind die katalytisch aktiven Substanzen eingelagert, meist Edelmetalle wie Platin, Palladium oder Rhodium. Diese ermöglichen die Reaktion, um die Giftstoffe im Abgas unschädlich zu machen, nehmen aber nicht selbst daran teil und werden daher auch nicht verbraucht. Ein kleiner Teil gelangt trotzdem durch Abrieb in die Umwelt.  

Eine Sonderform ist der SCR-Katalysator, der im Zuge des Dieselskandals zu Ruhm gekommen ist. Wie beim Kat im Otto-Motor, werden in ihm Stickoxide zu Stickstoff und Wasser umgeformt. Damit das funktioniert, ist allerdings ein Hilfsmittel nötig: Ammoniak. Der wird in der Regel in Form einer Harnstofflösung (Handelsname: AdBlue), die sich deutlich besser transportieren lässt als Ammoniak, zugeführt. Der Harnstoff wird in den Abgastrakt eingespritzt, zerfällt bei hohen Temperaturen und setzt den für die Abgasreinigung nötigen Ammoniak frei.

Katalysatoren benötigen eine bestimmte Temperatur, um optimal zu arbeiten. Daher kann die Wirksamkeit sowohl durch den Aufbau der Abgasanlage als auch durch die Betriebsstrategie des Antriebs erheblich beeinflusst werden. Beim Twindosing-System beispielsweise kommen daher zwei SCR-Katalysatoren zum Einsatz, einer direkt am Motor, einer im Fahrzeug-Unterboden. Allein durch den unterschiedlichen Abstand vom heißen Motor entsteht ein Temperaturunterschied von rund 100 Grad Celsius zwischen den beiden Kats. Je nach Betriebszustand des Motors wird also der jeweilige Katalysator genutzt, in dem die Abgase gerade die richtige Wärme haben; nach dem Start ist das in der Regel im motornahen der Fall, bei Voll-Last-Fahrten eher im weiter entfernten.

Dieser Artikel aus der Kategorie NEWS wurde von Holger Holzer/SP-X am 21.06.2024, 15:09 Uhr veröffentlicht.