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Alt 07.10.2006, 18:19   #1   Druckbare Version zeigen
DeineJuli  
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Themenersteller
Beiträge: 16
Auto-Katalysator

Hallo ihr Chemiker!

Meine Frage handelt sich um den Auto-Katalysator.
In Chemie soll ich einen Vortrag über den Auto-Katalysator machen und habe mir da schon so einiges zusammen gesucht. Ich möchte jetzt hier nochmal fragen, ob ihr noch etwas ergänzen könnt oder irgendetwas falsch formuliert ist oder so.
Mir wurden dafür 3 Aufgaben gegeben, die ich jeweils über meiner Beantwortung habe:

1. Erläutern Sie die Aufgabe des Autokatalysators!

Der Katalysator dient dazu, Emissionen (Ausstoßungen) von nicht verbrannten Kohlenwasserstoffen (HC), von dem unvollständigen Verbrennungsprodukt Kohlenmonoxid (CO) und von Stickoxiden (NOx), die sich während der Verbrennung aus dem Stickstoff der Luft bilden, sowie die Emission von Rußpartikeln zu reduzieren. Der Katalysator wandelt die bei der Verbrennung entstandenen Schadstoffe nach Verlassen des Verbrennungsraumes ganz oder teilweise in unschädliche Stoffe um (ohne sich dabei selbst zu verbrauchen).

2. Erklären Sie den Aufbau und die Wirkungsweise des Autokatalysators! Nutzen Sie entsprechende chemische Gleichungen!

Die wesentlichen Bestandteile des Katalysators sind:
- Keramikträger (Aluminium-Magnesium-Silikat) oder Metallträger
- Zwischensicht (wash-coat)
- Katalytische aktive Schicht
Aufbau:
- Träger besteht aus mehreren tausend feinen Kanälen durch die
das Abgas strömt
- Kanäle der Keramik bzw. der Metallträger sind mit einer sehr
porösen Zwischenschicht versehen
- Wirksame Oberfläche des Katalysators wird dadurch um etwa
das 7000-fache vergrößert
- Auf diese Zwischenschicht ist die katalytisch wirksame Schicht
aufgebracht
Wirkungsweise:
Der Katalysator hat eine katalytisch aktive Schicht aus Platin (Pt), Rhodium (Rd) und Palladium (Pd). Die Bezeichnung Dreiwege-Katalysator besagt, dass drei chemische Umwandlungen in einem Gehäuse gleichzeitig nebeneinander ablaufen. Erst bei einer Betriebstemperatur von 400°C und im Bereich Lambda = 0,995… 1,005, wandelt der Katalysator NO(x), CO und HC bis zu 98% in CO(2), H(2)O und N(2) um.

2 CO + O(2) -> 2CO(2)
2 NO + 2 CO -> N(2) + 2 CO(2)
2C(8)H(18) + 25 O(2) -> 16 CO(2) + 18 H(2)O

3. Zeigen Sie Möglichkeiten und Grenzen für die Luftreinhaltung auf!

Abgasrückführung
Wann? - nur bei betriebswarmen Motor, Teillast und Lambda = 1
Wie? - durch das Abgasrückführungsventil wird ein Teil des
unverbrannten Kraftstoff zurück in den Brennraum geleitet
Effekt - Reduzierung des Stickoxide (NO(x))

Sekundärlufteinblasung
Wann? - nur in der Kaltphase und in der Warmlaufphase
Wie? - Frischluft wird vor dem Katalysator eingeblasen
Effekt - thermische Nachverbrennung (Oxidation) von HC zu H(2)O und von CO zu CO(2)

Das, was in Klammern ist, ist immer tiefgestellt.

Meint ihr, dass der Drei-Wege-Katalysator reicht oder soll ich noch andere Erwähnen?
Ihr müsst wissen, dass ich eine totale Niete in Chemie bin



Wäre echt super lieb von euch, wenn ihr mir da weiterhelfen könnt bzw. Ergänzungen und sowas machen könntet.

Vielen Dank im Voraus!
DeineJuli ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 07.10.2006, 19:42   #2   Druckbare Version zeigen
kaliumcyanid Männlich
Mitglied
Beiträge: 18.822
AW: Auto-Katalysator

Das klingt doch schon mal alles ganz gut. Wie lange soll der Vortrag denn gehen?

Wenn HC Kohlenwasserstoffe sind, würd ich das lieber so angeben:
CxHy oder so...

@Schreibweise im Forum:
tieferstellen mit (sub) und (/sub)
hochstellen mit (sup) und (/sup)
nur noch die runden durch die eckigen Klammern ersetzen...
kaliumcyanid ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 08.10.2006, 13:30   #3   Druckbare Version zeigen
DeineJuli  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 16
AW: Auto-Katalysator

Wie meinst du das? (mit dem HC) in der Gleichung oder im Text?
"von nicht verbrannten Kohlenwasserstoffen (HC)" an der Stelle?

Na eigentlich ist es ein Vortrag für 2 Personen. Ich denke so an 10 min und halt eine Zusammenfassung, wo die Schüler Lücken ausfüllen müssen. Meine Aufgaben werden 1. und 3. sein, weil so die 2. Aufgabe "größer" wirkt. Habt ihr noch ne Idee zu 3.?
Wir haben nur die 3 Aufgabenstellungen bekommen und sollen dazu einen Vortrag machen. Es kommt mir halt nur alles ein bisschen wenig vor.
Die 2. Aufgabe ist mir ja eigentlich egal, es geht nur um 1. und 3.. Habt ihr da noch Ideen?

Vielen Dank für eure Hilfe
DeineJuli ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 08.10.2006, 17:56   #4   Druckbare Version zeigen
C. Iulius Caesar Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.008
AW: Auto-Katalysator

Vielleicht kannst Du noch ein bisschen zum geregelten Katalysator erzählen. Hier einige Anregungen:
- Was ist eine Lambda-Sonde? Wozu wird sie verwendet und weshalb ist das so wichtig? Wie funktioniert sie?
- Wie ist es mit einem Ein-Kammer-System? Hat ein Zwei-Kammer-System Vorteile?
- Was sind die Unterschiede zwischen Diesel und Benziner (auf den Katalysator bezogen)?

Dein Vortrag ist aber sonst wirklich sehr gut. Vielleicht könnte man noch erwähnen, dass im z.T. leider auch noch Schwefelverbindungen im Benzin vorkommen. Man bekommt also noch Schwefeloxide. Leider vergiftet Schwefel ja den Katalysator (Anregung für das Referat: Wie eigentlich?). Auch Pb, das damals in Form von PbEt4 als Anti-Klolpf-Mittel verwendet wurde ist ein Katalysatorgift....man kann also erklären, dass Katalysatoren erst mit der Abschaffung von verbleitem Benzin möglich wurden....

Liebe Grüße
C. Iulius Caesar
__________________
"Nihil tam difficile est, quin quaerendo investigari possiet."
Terenz
Für Nicht-Lateiner:
"Nichts ist so schwer, dass es nicht durch Forschen gefunden werden könnte."
C. Iulius Caesar ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 08.10.2006, 18:55   #5   Druckbare Version zeigen
kaliumcyanid Männlich
Mitglied
Beiträge: 18.822
AW: Auto-Katalysator

Zitat:
Wie meinst du das? (mit dem HC) in der Gleichung oder im Text?
Sowohl als auch. Mit HC oder CH kann man nicht viel anfangen. Da sollte schon angedeutet sein, das es sich im Kohlenwasserstoffe handelt, eben durch Buchstaben als Index oder einfach durch die Abkürzung KW.
kaliumcyanid ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 10.10.2006, 13:37   #6   Druckbare Version zeigen
DeineJuli  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 16
AW: Auto-Katalysator

In welche Aufgabe sollte ich das mit reinnehmen? @Caesar

Danke nochmal für eure Hilfe
DeineJuli ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 10.10.2006, 16:31   #7   Druckbare Version zeigen
kaliumcyanid Männlich
Mitglied
Beiträge: 18.822
AW: Auto-Katalysator

Zitat:
Danke nochmal für eure Hilfe
gern geschehen
kaliumcyanid ist offline   Mit Zitat antworten
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Alt 12.10.2006, 18:15   #8   Druckbare Version zeigen
DeineJuli  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 16
AW: Auto-Katalysator

Hat keiner mehr ne Idee zu Nr. 1 und/oder 3?
Das sind ja meine Aufgaben und die schauen ganz schön wenig aus
DeineJuli ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 12.10.2006, 18:22   #9   Druckbare Version zeigen
bm  
Moderator
Beiträge: 54.171
AW: Auto-Katalysator

Schon mal da geschaut?

http://de.wikipedia.org/wiki/Abgaskatalysator
bm ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 12.10.2006, 18:45   #10   Druckbare Version zeigen
DeineJuli  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 16
AW: Auto-Katalysator

Jap, habe ich. Doch da steht ja nichts weiter zu 1. bzw. 3.

Ich habe die Aufgabe 3 nochmal umgeändert und ein bisschen ergänzt. Stimmen die Formulierungen? Gibt es noch Ergänzungen?

Abgasrückführung
Wenn man sich die Zusammensetzung der Luft anschaut, so ist der Stickstoffanteil mit 78% sehr beträchtlich. Trotz dieses hohen Anteils muss möglichst jedes Sauerstoffatom O2 ein Kohlenstoffatom C oder zwei Wasserstoffatome H2 finden. Leider sind aber bei Lambda=1 die Sauerstoffatome genau abgezählt. Beim Dieselmotor (Lambda > 2) ist zwar genug Sauerstoff vorhanden, aber der Zeitraum für die Vermischung und Verbrennung ist gegenüber der Benzin-Saugrohreinspritzung geringer. Wichtiger noch ist hier die höhere Verbrennungstemperatur, die das Entstehen von Stickoxiden begünstigt.
Möglich ist das, wenn durch das Abgasrückführungsventil ein Teil des unverbrannten Kraftstoff zurück in den Brennraum geleitet wird.
Der positive Effekt ist dann die Reduzierung der Stickoxide (NO(x)).

Sekundärlufteinblasung
Während der ersten 30-60 Sekunden des Kaltstarts wird unverbrannte
Frischluft nahe der Auslassventile in die Abgasanlage eingeblasen. Unverbrannte
Kohlenwasserstoffe und Kohlenstoffoxide, die beim kraftstoffangereicherten Motorstart den Brennraum verlässt, entzündet sich mit der Frischluft im Abgassystem. Hierbei werden auf der einen Seite die unverbrannten Abgasbestandteile oxidiert, auf der anderen Seite wird durch die exotherme Reaktion das Katalysatorsystem beheizt und erreicht die Konvertierungstemperatur deutlich früher als ohne Sekundärlufteinblasung.

^^habe ich im Internet auf einer Technikseite gefunden
DeineJuli ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 15.10.2006, 14:13   #11   Druckbare Version zeigen
DeineJuli  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 16
AW: Auto-Katalysator

Bei meiner 3. Augabe heißt es ja auch "grenzen" aufzeigen - ich weiß nicht ganz, ob das bei mir schon mit dabei ist. Ich mein, im Prinzip sind es ja Grenzen, die bei den weiteren Möglichkeiten der Luftreinhaltung genutzt werden. Es können ja nicht mehr Schadstoffe "unschädlich" gemacht werden, außer durch den Katalysator und die beiden weiteren beiden möglichkeiten, oder?
DeineJuli ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 15.10.2006, 14:26   #12   Druckbare Version zeigen
C. Iulius Caesar Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.008
AW: Auto-Katalysator

Mit den "Grenzen" des Katalysators könnte auch gemeint sein, dass Treibstoffe vor dem Einsatz entschwefelt werden müssen, weil Schwefel, wie gesagt, den Katalysator vergiftet.

Liebe Grüße,
C. Iulius Caesar
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Terenz
Für Nicht-Lateiner:
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C. Iulius Caesar ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 15.10.2006, 16:45   #13   Druckbare Version zeigen
DeineJuli  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 16
AW: Auto-Katalysator

Aber wie soll ich denn das in 3. einbauen? Oder kommt das in eine andere Aufgabe?
DeineJuli ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 15.10.2006, 18:15   #14   Druckbare Version zeigen
bm  
Moderator
Beiträge: 54.171
AW: Auto-Katalysator

@3 : Damit ist gemeint, dass der Katalysator zwar die primären Schadstoffe entfernen kann, das den Treibhauseffekt mitverursachende CO2 bleibt.
bm ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 15.10.2006, 19:37   #15   Druckbare Version zeigen
ehemaliges Mitglied  
nicht mehr Mitglied
Beiträge: n/a
AW: Auto-Katalysator

Eine weitere Grenze der Luftreinhaltung ist die Emission feiner Russpartikel.
Beim Benziner, der mit "fetten" Luft/Brennstoffmischungen betrieben wird, funktioniert die direkte Reduktion der Stickoxide durch CO und unverbrannte Kohlenwasserstoffe.
Beim Dieselmotor dagegen, der "magere" Gemische verbrennt, wird eine teilweise Abgasrückführung notwendig, die aber zu vermehrten Emission von Russpartikeln führt. Deshalb wird heute für Dieselmotoren zum Katalysator hinzu ein zusätzlicher Partikelfolter gefordert.
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