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Optimiertes Zelldesign für kostengünstigere Hochleistungskatalysatoren

Emitec hat mit seinen innovativen Kunden Trends in Richtung hohe Zelldichte, dünnere Zellwände sowie besonders thermodynamische und strömungsgünstige Katalysatoren setzen können. Die fortschreitenden, sich weiter verschärfenden Abgas-Gesetzgebungen erfordern zusätzliche Entwicklungs- und Optimierungsschritte, wie druckverlustreduzierende und effektivitätssteigernde Zellformen. Moderne Berechnungsprogramme sowie weiterentwickelte Fertigungsverfahren helfen, dieses Potenzial nutzbar zumachen.

Optimierung der Sinusform.

Katalysator-Zellen können sinusförmig, dreieckig, quadratisch oder hexagonal sein. Bei Metallträgern wird in der Regel die sinusförmige Zelle angewendet, bestimmt durch das Verhältnis von Breite (Pitch) und Höhe (siehe nebenstehende Abbildung).

Um die optimale Zellgeometrie zu ermitteln, wurden sinusförmige Zellformen mit unterschiedlichen Breite/Höhen-Verhältnissen untersucht.

Da die Zellgeometrie in einem vorgelagerten Produktionsprozess gefertigt wird, lässt sie sich leicht modifizieren. Um den Einfluss des Zelldesigns auf die Katalysator-Effektivität zu zeigen, wurden Metall-Kats mit zwei unterschiedlichen Zellformen getestet.

Dabei ergaben sich folgende Testergebnisse:

  • Die neue Zellform hat einen um bis zu10 Prozent geringeren Druckverlust.
  • Die katalytische Effektivität bezüglich HC, CO und NOx im FTP-Test ist identisch.
  • Es lassen sich Materialeinsparungen um bis zu 10 % realisieren
  • Das METALIT®-Gewicht mit neuer Zellform ist deutlich geringer.
  • Damit ergeben sich Kosteneinsparungen beim METALIT®-Katalysator durch die neue Zellform.

Washcoat-Verteilung optimiert

Für eine konstante Washcoat-Schichtstärke und gleichmäßige Edelmetall-Wirksamkeit ist die runde sowie die gerade Zellwandform ideal. In den Ecken ergeben sich allerdings unterschiedliche Beschichtungsdicken und dort erfolgen auch langsamere Reaktionen. Die Ausbildung der Zwickel (Ecken) gilt es daher zu optimieren. Dieser ungünstige Flächenanteil wird mit der neuen Zellform minimiert.

Der Druckverlust von Katalysatoren mit dem neuen Zelldesign ist zudem niedriger als bei Trägern mit Standard-Zellform (Der Mauszeiger dient als Zoom - damit einfach über das Bild streichen).