Das bekannte Prinzip des 3-Wege-Katalysators funktioniert bei einem Dieselmotor leider nicht, da dieser ein anderes Gemisch als ein Benzinmotor verbrennt. Die Sauerstoffkonzentration ist bei der Dieselkraftstoff-Verbrennung deutlich höher und daher lassen sich die Stickstoffoxide (NOx) nicht auf dieselbe Weise reduzieren.

Inzwischen gibt es aber einen weiteren Katalysatortyp, der auch speziell in Dieselfahrzeugen eingesetzt werden kann. Reduktion und Oxidation laufen beim Diesel-Kat in gleicher Weise ab. Der Kat wird beim Dieselmotor deutlich weiter vorne im Abgasstrang eingesetzt, meistens direkt hinter dem Krümmer, außerdem können als katalytische Metalle lediglich Palladium und Platin eingesetzt werden. Außerdem wird der Schadstoffausstoß bereits im Motorinneren reduziert, beispielsweise durch eine Abgasrückführung. Diese ist allerdings nur begrenzt möglich, da es ansonsten zu einer höheren Ruß-Belastung kommt und dadurch sinkt die Motorleistung.

In den letzten Jahren wird daher verstärkt an neuen Diesel Katalysatoren gearbeitet, die auch speziell bei Dieselmotoren noch bessere Ergebnisse liefern. Das bekannteste System ist dabei der NOx-Speicherkatalysator, in dem die Stickoxide zwischengespeichert werden. In einem chemischen Zusatzstoff werden diese aufgenommen und ca. 60-90 Sekunden lang gespeichert. Danach wird vom Motor kurzzeitig ein anderes Sauerstoffgemisch erzeugt (ca. 2 Sekunden lang). Während dieser Zeit werden die gespeicherten Stickoxide dann zu einfachem Stickstoff reduziert und danach wird der Speicher wieder aufgefüllt. Ein weiteres, inzwischen marktreifes System ist das SCR (Selektive Katalytische Reduktion) Verfahren, in dem ständig eine wässrige Harnstofflösung in den Abgasstrom eingespritzt. In dieser entstehen durch Hydrolyse Wasser und Ammoniak, welches in der Lage ist, die Stickoxide zu Stickstoff zu reduzieren. Im Handel sind diese Katalysatoren unter dem Begriff Ad-Blue (Name der Lösung) zu erwerben.

Funktionsweise des Dieselkats

Der chemische Prozess im Dieselkatalysator kann in mehreren Schritten ablaufen. Zunächst findet die Oxidation von Kohlenmonoxid (CO) und unverbrannten Kohlenwasserstoffen (HC) statt. Durch die Anwesenheit des Katalysators werden CO und HC mit Sauerstoff (O2) zu Kohlendioxid (CO2) und Wasser (H2O) oxidiert. Dieser Schritt trägt dazu bei, die Emissionen von giftigem Kohlenmonoxid und unverbrannten Kohlenwasserstoffen zu reduzieren.

Ein weiterer wichtiger Schritt im katalytischen Prozess ist die Reduktion von Stickoxiden (NOx). Stickoxide sind eine Hauptquelle für Luftverschmutzung und können negative Auswirkungen auf die Umwelt und die Gesundheit haben. Im Dieselkatalysator interagieren die katalytischen Materialien mit Stickoxiden und reduzieren sie zu Stickstoff (N2). Dieser Schritt wird als selektive katalytische Reduktion (SCR) bezeichnet und erfordert oft die Verwendung eines zusätzlichen Reagens wie AdBlue (eine wässrige Harnstofflösung), um die Umwandlung effizient durchzuführen.

Der Dieselkatalysator arbeitet also durch die Kombination von Oxidations- und Reduktionsreaktionen, um schädliche Abgasemissionen umzuwandeln und zu reduzieren. Die katalytischen Materialien im Katalysator fungieren als Katalysatoren, die die Reaktionsgeschwindigkeit erhöhen und den Energiebedarf für die chemischen Umwandlungen senken.

Die Emissionskontrolle beim Diesel

Die Emissionskontrolle ist ein entscheidender Aspekt bei der Entwicklung von Fahrzeugen, insbesondere von Dieselfahrzeugen. In diesem Zusammenhang spielt der Dieselkatalysator eine wesentliche Rolle bei der Reduzierung der Abgasemissionen. Er trägt dazu bei, die gesetzlichen Vorschriften für Emissionsstandards einzuhalten und die Umweltauswirkungen von Dieselfahrzeugen zu minimieren.

Der Dieselkatalysator spielt eine entscheidende Rolle bei der Reduzierung von Schadstoffen wie Stickoxiden (NOx), Partikeln und Kohlenwasserstoffen. Stickoxide sind eine der Hauptquellen für Luftverschmutzung und haben negative Auswirkungen auf die Gesundheit der Menschen und die Umwelt. Sie tragen zur Bildung von Smog und saurem Regen bei und können Atemwegserkrankungen verursachen. Der Dieselkatalysator enthält katalytische Materialien wie Platin und Palladium, die chemische Reaktionen erleichtern und Stickoxide in weniger schädliche Verbindungen wie Stickstoff und Sauerstoff umwandeln.

Ein weiterer wichtiger Schadstoff, der durch den Dieselkatalysator kontrolliert wird, sind Partikel. Dies sind winzige feste oder flüssige Partikel, die in den Abgasen von Dieselfahrzeugen enthalten sind. Partikel können sowohl gesundheitsschädlich als auch umweltschädlich sein. Der Dieselkatalysator hilft dabei, Partikel zu reduzieren, indem er die Partikel in der katalytisch aktiven Beschichtung einfängt und oxidiert. Dies führt zu einer Verringerung der Partikelemissionen und verbessert die Luftqualität.

Des Weiteren trägt der Dieselkatalysator zur Reduzierung von Kohlenwasserstoffen bei, die ebenfalls schädlich sein können. Kohlenwasserstoffe sind eine der Hauptursachen für die Bildung von bodennahem Ozon und tragen zur Luftverschmutzung bei. Durch den Einsatz des Dieselkatalysators werden Kohlenwasserstoffe effizient in Kohlendioxid und Wasser umgewandelt, was zu einer deutlichen Verringerung der Kohlenwasserstoffemissionen führt.

Die Einhaltung der gesetzlichen Vorschriften für Emissionsstandards ist von großer Bedeutung, um Umweltauswirkungen zu minimieren und die Luftqualität zu verbessern. Der Dieselkatalysator spielt hierbei eine zentrale Rolle, indem er die erforderlichen Emissionsgrenzwerte für Stickoxide, Partikel und Kohlenwasserstoffe einhält. Die fortlaufende Weiterentwicklung des Dieselkatalysators ermöglicht es den Fahrzeugherstellern, strengere Emissionsvorschriften zu erfüllen und die Umweltauswirkungen von Dieselfahrzeugen weiter zu reduzieren.