Das hier vorgestellte Projekt ist das IGF-Folgevorhaben zu „Katalysierte NO_x-Entfernung mittels H₂ aus dem Abgas von THG-neutralen, mageren H₂-Verbrennungsmotoren für stationäre und mobile Anwendungen“ (Laufzeit: 10/2022-12/2024, FKZ: 01IF22407N).

Das Ziel beider Vorhaben ist/war die Entwicklung eines H₂-DeNO_x-Katalysators für die Minderung von Stickoxiden im Abgas von mageren H₂-Verbrennungsmotoren, die Lkw, schwere Pkw, Schiffe und stationäre Anwendungen, insbesondere BHKW, umfassen. Die genannten Motoren sind größtenteils noch nicht marktreif verfügbar, benötigen aber für die aktuelle und zukünftige gesetzliche Zertifizierung eine effiziente Abgasnachbehandlung für NO_x. 

Die Neuartigkeit des hier verfolgten DeNO_x-Ansatzes liegt in der Verwendung des Reduktionsmittels H₂, das im Bereich typischer Abgastemperaturen (250 - 450 °C) Stickoxide wirkungsvoll mindern soll. Der für die NO_x-Reduktion benötigte Wasserstoff wird konzeptionell aus dem vorhandenen Kraftstofftank bereitgestellt.

Erste Katalysatorformulierungen, die im Labor unter praxisnahen Bedingungen eine H₂-DeNO_x-Aktivität im „Hochtemperaturbereich“ zeigen, wurden im Vorgänger-Vorhaben gefunden, wobei die Katalysatortests primär bei einem relativ hohen H₂-Gasphasenanteil von 1 Vol.-% durchgeführt wurden. Bemerkenswert ist, dass die genannten Katalysatoren NO_x nicht nur zu N₂, sondern signifikant auch zu NH₃ reduzieren. Die damit eröffnete Möglichkeit, das gebildete NH₃ für die Reduktion von noch nicht umgesetztem NO_x an einem nachgeschalteten SCR-Katalysator zu nutzen, konnte im Rahmen des Vorgängerprojekts an Pulverschüttungen erfolgreich validiert werden. So wurde das am H₂-DeNO_x-Katalysator gebildete NH₃ vollständig an einem nachgeschalteten Cu-Chabasit-Zeolith-Katalysator für die SCR-Reaktion genutzt, wodurch der Gesamtumsatz an NO_x deutlich erhöht wurde. Damit ist es erstmals gelungen, ohne Dosierung von NH₃ oder eines NH₃-Precursors in magerem Abgas zwischen 250 und 450°C eine signifikante NO_x-Reduktion zu erzielen. Zudem wurde gezeigt, dass der NO_x-Umsatz stark von der eingesetzten H₂-Menge abhängt, d. h. in Gegenwart von 0,2 und 0,5 % H₂ fällt der NO_x-Umsatz gegenüber 1 % H₂ entsprechend geringer aus. Analog der Tieftemperatur-H₂-DeNO_x-Reaktion kommt es jedoch auch im Hochtemperaturbereich zur Bildung von N₂O.

Die Katalysatoren, mit welchen diese Ergebnisse erzielt wurden sollen nun als Ausgangspunkt für vertiefende Untersuchungen und Optimierungen in Bezug auf die Zusammensetzung zur gezielten Steigerung der DeNO_x-Aktivität bzw. Verbesserung der N₂- und H₂-Selektivitäten sowie die Übertragung auf technisch relevante Wabenkörpersysteme der Katalysatoren herangezogen und vorwettbewerblich bewertet werden. Bei Erfolg dieser Katalysatorentwicklung ist die H₂-DeNO_x-Technik nicht nur im Tief-, sondern auch im Hochtemperaturbereich anwendbar, so dass bei mageren H₂-Motoren auf die gesamte AdBlue-SCR-Infrastruktur verzichtet werden kann.

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