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Hightech Kat macht Erdgasmotoren sauberer
- Innovation zerstört unverbranntes Klimagas Methan und macht Antriebssystem attraktiver
Menlo Park, Pullman, PTE, 24. Juli 2023
Forscher des SLAC National Accelerator Laboratory
des US Energieministeriums und der Washington State University (WSU) haben einen neuartigen Katalysator entwickelt, mit dem sich unverbranntes Methan aus den Abgasen von Erdgasmotoren fast vollständig entfernen lässt. Im kalten Zustand, also unmittelbar nach dem Starten, sind es noch 90 Prozent. Motoren dieser Art emittieren zwar mindestens 20 Prozent weniger #CO2 als #Verbrenner, die mit #Benzin oder #Diesel betrieben werden. Der Ausstoß an unverbranntem Methan kann diesen Vorteil allerdings wettmachen, denn Methan ist als Klimagas 25 Mal wirksamer als CO2.
Selbstregulierender Prozess
»Es ist fast ein selbstregulierender Prozess, der auf wundersame Weise die Herausforderungen überwindet, mit denen die Menschen zu kämpfen haben: Inaktivität des Katalysators bei niedrigen Temperaturen und Instabilität bei hohen Temperaturen«, sagt WSU Chemiker Yong Wang. Motoren, die mit Erdgas betrieben werden, treiben weltweit 30 bis 40 Millionen Fahrzeuge an. In Deutschland sind sie allerdings ein Auslaufmodell, weil die #Politik ausschließlich Elektroautos gelten lässt.
Die Erdgasversorger verwenden sie auch, um Kompressoren zu betreiben, die Gas zum Heizen, Kochen und zur Warmwasserbereitung in die Häuser pumpen. Wenn Erdgasmotoren starten, stoßen sie unverbranntes Methan aus, weil ihre Katalysatoren bei niedrigen Temperaturen nicht gut funktionieren. »Es gibt einen starken Trend zur Verwendung von Erdgas, aber wenn man es für Verbrenner verwendet, wird immer unverbranntes Erdgas aus dem Auspuff strömen. Wir mussten einen Weg finden, es zu entfernen, um eine stärkere globale Erwärmung zu verhindern«, sagt SLAC Experte Frank Abild Pedersen.
Kohlenmonoxid hochrelevant
Der neue Katalysator besteht aus einer Keramik, auf der einige Atome des Edelmetalls #Palladium kleben. Da sie nicht im Verbund arbeiten, ist nahezu ihre gesamte Oberfläche katalytisch aktiv. Spuren von #Kohlenmonoxid, die immer in Motorabgasen vorhanden sind, spielen bei niedrigen Temperaturen eine Schlüsselrolle bei der Zerstörung von Methanmolekülen.
Das Kohlenmonoxid hilft den einzelnen Palladiumatomen, zwei oder dreiatomigen Cluster zu bilden, die bei niedrigen Temperaturen Methan effizienter aufbrechen. Wenn die Abgastemperaturen steigen, vereinzeln sich die Palladiumatome wieder, sodass sie Methan effektiv eliminieren können. Der Prozess ist zudem reversibel.
