Új eljárás csökkenti a korom égési hőmérsékletét

A részecskeszűrők passzív regenerálásához 600 oC-os hőmérséklet szükségeltetik. A leégetéshez szükséges hőmérséklet csökkentéséhez különböző eljárásokat fejlesztettek ki. NO2 segítségével, melyet az oxidációs katalizátor a kipufogógázban lévő NO-ból állít elő, a korom a részecskeszűrőben kisebb hőmérsékleten tud elégni. De ez az eljárás se mindig elegendő – például városi közlekedéskor vagy egyéb kis terhelésű üzemi körülmények között. Ebben az esetben lehetséges, hogy folyékony tüzelőanyagot juttatnak be, mely a kipufogógázban lévő maradék oxigénnel reagál és így a szűrőt felhevíti. Ez azonban csak akkor működik, ha a kipufogógáz hőmérséklete több, mint 230 oC. A freiburgi Fraunhofer Napenergia-rendszerek Intézete (Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme – ISE) egy új eljárással a korom leégetési hőmérsékletét jelentősen tovább csökkentette.

A modern haszongépjármű-motorok kipufogógáz-hőmérséklete a kutatók szerint csak a 160–180 oC, mely túl kevés a hagyományos koromleégetési eljárásokhoz. Az intézet kutatói ehhez egy új metódust fejlesztettek ki, mely önmagától 140 oC-on megbízható regenerációt tesz lehetővé. „A kipufogógázhoz szintézisgázt adagolunk CO-ból és hidrogénből” – fejti ki Dr. Thomas Aicher, az ISE csoportvezetője. „Ezt a gázkeveréket az oxidációs katalizátornál vezetjük be – így tudjuk a gyulladási hőmérsékletet 140 oC-ra csökkenteni és a szűrőt kis hőmérsékleten is megszabadítani a koromtól.”

A szintézisgázt kétféleképpen lehet előállítani: „Vagy légmentes környezetben felhevítjük a gázolajat, ahol szintézisgáz vagy hidrogén és szén keletkezik. Ebben az esetben pirolízisről beszélünk. A szén egy további lépésként a kipufogógázzal elég. Vagy oxidálunk gázolajat nagyon kevés levegővel, így a gázolaj csak részben ég el. Ebben az esetben részleges oxidációról beszélünk” –, magyarázza az ISE tudósa, Robert Szolak. Mindkét eljárásra a kutatók kifejlesztették a prototípusokat és sikeresen tesztelték is.

Már 2011 tavaszán az ISE a pirolízist hatékony eljárásként mutatta be, mely segítségével tüzelőanyagokból szintézisgázt vagy csak hidrogént állítanak elő, mely tüzelőanyag-cellákban történő alkalmazáshoz nagyon megfelelő. Másként, mint a „hagyományos reformáló eljárásoknál” a pirolízishez nincs szükség nemesacél katalizátorra, így egyszerűbben beépíthető és nem szükségeltetik folyamatvíz sem. Az ISE-nél újonnan kifejlesztett katalizátor több tüzelőanyaggal is működhet, mint például propánnal, metánnal, biogázzal vagy gázolajjal.

Az ISE kutatói rájöttek, hogy a szintézisgáz alkalmas az autók kipufogógázából az NOx eltávolítására is. Az első kísérletek megmutatták, hogy az NOx-tárolókatalizátorok szintézisgázzal kisebb mint 180 oC-os kipufogógáz-hőmérséklettel regenerálhatók. A pirolízis időszakos üzemben (pirolízis – regenerálás) jól kombinálható az NOx-tárolókatalizátor időszakos üzemével (NOx-adszorpció – regenerálás). A pirolízis emellett helytakarékosan közvetlenül a kipufogórendszerbe építhető.