Detaillierte Modellierung von Abgaskatalysatoren

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der chemisch und physikalisch fundierten Modellierung und numerischen Simulation der Abgaskonversion in einem Wabenkanal monolithischer Abgaskatalysatoren. Zur Beschreibung der auftretenden chemischen Reaktionen wird ein elementarkinetischer Ansatz gewählt. Der Stofftransport im Kanal wird durch detaillierte Modelle für den Transport in der Gasphase und im Washcoat beschrieben. Es werden unterschiedliche Transportmodelle miteinander verglichen, die sich im Detaillierungsgrad und Rechenzeitbedarf unterscheiden. Als Katalysatorsystem wird zunächst Pt/Al2O3 betrachtet. Es werden die Elementarreaktionen und dazugehörigen Geschwindigkeitsparameter des Reaktionssystems C3H6, CO, CO2, NO, NO2, N2O, N2, O2 auf Platin unter mageren Bedingungen zusammengestellt. Das erstellte Gesamtmodell wird anhand experimenteller Daten validiert und zur Simulation der HC-SCR auf Pt/Al2O3 eingesetzt. Mithilfe der Simulationsergebnisse werden die Umsatzverläufe erklärt und die relevanten Transportprozesse identifiziert. In einem zweiten Schritt wird der erstellte Reaktionsmechanismus auf Platin um Oberflächenreaktionen von NO, CO und O2 auf Rhodium erweitert. Dieser erweiterte Reaktionsmechanismus wird zur Simulation eines kommerziellen 3-Wege-Katalysators verwendet. Der Vergleich zwischen Simulationsergebnissen und gemessenen Werten zeigt eine gute quantitative Übereinstimmung, lediglich für sehr fette Gemischzusammensetzungen ergibt sich eine größere Abweichung. Die gute Übereinstimmung zwischen Simulation und Experiment bestätigt die Übertragbarkeit des Platin-Reaktionsmechanismus auf verschiedene Katalysatorsysteme und Reaktionsbedingungen. Die Simulationsergebnisse zeigen die Wechselwirkung zwischen dem Bedeckungszustand der katalytischen Oberfläche und dem Umsatzverhalten im Kanal auf.

Level thesis:degree_level

thesis.doctoral

Grantor dc:publisher

Universität Heidelberg

Year

2001

Author dc:creator

• Chatterjee, Daniel

Contributors dc:contributor

• Warnatz, Jürgen

Repository record source_url

http://www.ub.uni-heidelberg.de/archiv/1799

OAI identifier oai:identifier

oai:archiv.ub.uni-heidelberg.de:1799