WO2023198574A1 - Abgassystem für überwiegend stöchiometrisch betriebene verbrennungsmotoren aufweisend einen katalysator zur verminderung der ammoniakemissionen - Google Patents
Abgassystem für überwiegend stöchiometrisch betriebene verbrennungsmotoren aufweisend einen katalysator zur verminderung der ammoniakemissionen Download PDFInfo
- Publication number
- WO2023198574A1 WO2023198574A1 PCT/EP2023/059083 EP2023059083W WO2023198574A1 WO 2023198574 A1 WO2023198574 A1 WO 2023198574A1 EP 2023059083 W EP2023059083 W EP 2023059083W WO 2023198574 A1 WO2023198574 A1 WO 2023198574A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- ammonia
- exhaust system
- osc
- catalyst
- exhaust gas
- Prior art date
Links
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 186
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 88
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims description 94
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims description 21
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims description 56
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 46
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 44
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 38
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 claims description 28
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 28
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 28
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 claims description 26
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 23
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims description 19
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 claims description 16
- 239000011232 storage material Substances 0.000 claims description 15
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 13
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 claims description 9
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 9
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 claims description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 6
- 229910000069 nitrogen hydride Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000003624 transition metals Chemical group 0.000 claims description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 34
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 30
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 28
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 21
- ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce] ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 21
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 description 17
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 17
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 17
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 17
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 15
- 239000003570 air Substances 0.000 description 15
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N Nitrous Oxide Chemical compound [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 13
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 12
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 12
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 12
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 11
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 11
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910001404 rare earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 10
- QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N barium oxide Chemical compound [Ba]=O QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 9
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 8
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 8
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 7
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 6
- 239000001272 nitrous oxide Substances 0.000 description 6
- MMKQUGHLEMYQSG-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);praseodymium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Pr+3].[Pr+3] MMKQUGHLEMYQSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- -1 platinum group metals Chemical class 0.000 description 6
- 229910003447 praseodymium oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 5
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 5
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- RCFVMJKOEJFGTM-UHFFFAOYSA-N cerium zirconium Chemical compound [Zr].[Ce] RCFVMJKOEJFGTM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PLDDOISOJJCEMH-UHFFFAOYSA-N neodymium(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Nd+3].[Nd+3] PLDDOISOJJCEMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 4
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 3
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052878 cordierite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N dimagnesium dioxido-bis[(1-oxido-3-oxo-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3-disila-5,7-dialuminabicyclo[3.3.1]nonan-7-yl)oxy]silane Chemical compound [Mg++].[Mg++].[O-][Si]([O-])(O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2)O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2 JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N iron(3+);trinitrate Chemical compound [Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 2
- IATRAKWUXMZMIY-UHFFFAOYSA-N strontium oxide Chemical compound [O-2].[Sr+2] IATRAKWUXMZMIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- GHOKWGTUZJEAQD-ZETCQYMHSA-N (D)-(+)-Pantothenic acid Chemical compound OCC(C)(C)[C@@H](O)C(=O)NCCC(O)=O GHOKWGTUZJEAQD-ZETCQYMHSA-N 0.000 description 1
- 229910000505 Al2TiO5 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017090 AlO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- USFZMSVCRYTOJT-UHFFFAOYSA-N Ammonium acetate Chemical compound N.CC(O)=O USFZMSVCRYTOJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005695 Ammonium acetate Substances 0.000 description 1
- 241000269350 Anura Species 0.000 description 1
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 229910000287 alkaline earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N alumanylidynesilicon Chemical compound [Al].[Si] CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ILRRQNADMUWWFW-UHFFFAOYSA-K aluminium phosphate Chemical class O1[Al]2OP1(=O)O2 ILRRQNADMUWWFW-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- ZWOQODLNWUDJFT-UHFFFAOYSA-N aluminum lanthanum Chemical compound [Al].[La] ZWOQODLNWUDJFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GHTGICGKYCGOSY-UHFFFAOYSA-K aluminum silicon(4+) phosphate Chemical class [Al+3].P(=O)([O-])([O-])[O-].[Si+4] GHTGICGKYCGOSY-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 229940043376 ammonium acetate Drugs 0.000 description 1
- 235000019257 ammonium acetate Nutrition 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- VKJLWXGJGDEGSO-UHFFFAOYSA-N barium(2+);oxygen(2-);titanium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Ba+2] VKJLWXGJGDEGSO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- UNYSKUBLZGJSLV-UHFFFAOYSA-L calcium;1,3,5,2,4,6$l^{2}-trioxadisilaluminane 2,4-dioxide;dihydroxide;hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[OH-].[OH-].[Ca+2].O=[Si]1O[Al]O[Si](=O)O1.O=[Si]1O[Al]O[Si](=O)O1 UNYSKUBLZGJSLV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052676 chabazite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- CKHJYUSOUQDYEN-UHFFFAOYSA-N gallium(3+) Chemical compound [Ga+3] CKHJYUSOUQDYEN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JLRJWBUSTKIQQH-UHFFFAOYSA-K lanthanum(3+);triacetate Chemical compound [La+3].CC([O-])=O.CC([O-])=O.CC([O-])=O JLRJWBUSTKIQQH-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910001711 laumontite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052680 mordenite Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004437 phosphorous atom Chemical group 0.000 description 1
- 239000006069 physical mixture Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- AABBHSMFGKYLKE-SNAWJCMRSA-N propan-2-yl (e)-but-2-enoate Chemical compound C\C=C\C(=O)OC(C)C AABBHSMFGKYLKE-SNAWJCMRSA-N 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011214 refractory ceramic Substances 0.000 description 1
- VXNYVYJABGOSBX-UHFFFAOYSA-N rhodium(3+);trinitrate Chemical compound [Rh+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VXNYVYJABGOSBX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001954 samarium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940075630 samarium oxide Drugs 0.000 description 1
- FKTOIHSPIPYAPE-UHFFFAOYSA-N samarium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Sm+3].[Sm+3] FKTOIHSPIPYAPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 229910001428 transition metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
- B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
- B01D53/9436—Ammonia
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
- B01D53/9445—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
- B01D53/9459—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts
- B01D53/9463—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts with catalysts positioned on one brick
- B01D53/9468—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts with catalysts positioned on one brick in different layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
- B01D53/9459—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts
- B01D53/9477—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts with catalysts positioned on separate bricks, e.g. exhaust systems
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/02—Boron or aluminium; Oxides or hydroxides thereof
- B01J21/04—Alumina
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/12—Silica and alumina
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/54—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/56—Platinum group metals
- B01J23/58—Platinum group metals with alkali- or alkaline earth metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/54—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/56—Platinum group metals
- B01J23/63—Platinum group metals with rare earths or actinides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/89—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/89—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals
- B01J23/8933—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals also combined with metals, or metal oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
- B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
- B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
- B01J29/064—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof containing iron group metals, noble metals or copper
- B01J29/068—Noble metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
- B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
- B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
- B01J29/064—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof containing iron group metals, noble metals or copper
- B01J29/072—Iron group metals or copper
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
- B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
- B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
- B01J29/65—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the ferrierite type, e.g. types ZSM-21, ZSM-35 or ZSM-38, as exemplified by patent documents US4046859, US4016245 and US4046859, respectively
- B01J29/66—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the ferrierite type, e.g. types ZSM-21, ZSM-35 or ZSM-38, as exemplified by patent documents US4046859, US4016245 and US4046859, respectively containing iron group metals, noble metals or copper
- B01J29/68—Iron group metals or copper
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
- B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
- B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
- B01J29/70—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
- B01J29/72—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65 containing iron group metals, noble metals or copper
- B01J29/76—Iron group metals or copper
- B01J29/763—CHA-type, e.g. Chabazite, LZ-218
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/024—Multiple impregnation or coating
- B01J37/0244—Coatings comprising several layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/024—Multiple impregnation or coating
- B01J37/0246—Coatings comprising a zeolite
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/024—Multiple impregnation or coating
- B01J37/0248—Coatings comprising impregnated particles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/03—Precipitation; Co-precipitation
- B01J37/031—Precipitation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/03—Precipitation; Co-precipitation
- B01J37/038—Precipitation; Co-precipitation to form slurries or suspensions, e.g. a washcoat
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/08—Heat treatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
- B01D2255/102—Platinum group metals
- B01D2255/1021—Platinum
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
- B01D2255/102—Platinum group metals
- B01D2255/1023—Palladium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
- B01D2255/102—Platinum group metals
- B01D2255/1025—Rhodium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/20—Metals or compounds thereof
- B01D2255/206—Rare earth metals
- B01D2255/2061—Yttrium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/20—Metals or compounds thereof
- B01D2255/206—Rare earth metals
- B01D2255/2063—Lanthanum
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/20—Metals or compounds thereof
- B01D2255/207—Transition metals
- B01D2255/20738—Iron
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/20—Metals or compounds thereof
- B01D2255/207—Transition metals
- B01D2255/20761—Copper
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/20—Metals or compounds thereof
- B01D2255/209—Other metals
- B01D2255/2092—Aluminium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/40—Mixed oxides
- B01D2255/407—Zr-Ce mixed oxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/50—Zeolites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
- B01D2255/902—Multilayered catalyst
- B01D2255/9022—Two layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
- B01D2255/908—O2-storage component incorporated in the catalyst
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
- B01D2255/911—NH3-storage component incorporated in the catalyst
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2258/00—Sources of waste gases
- B01D2258/01—Engine exhaust gases
- B01D2258/014—Stoichiometric gasoline engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2370/00—Selection of materials for exhaust purification
- F01N2370/02—Selection of materials for exhaust purification used in catalytic reactors
- F01N2370/04—Zeolitic material
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2510/00—Surface coverings
- F01N2510/06—Surface coverings for exhaust purification, e.g. catalytic reaction
- F01N2510/068—Surface coverings for exhaust purification, e.g. catalytic reaction characterised by the distribution of the catalytic coatings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2570/00—Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
- F01N2570/18—Ammonia
Definitions
- the present invention is aimed at an exhaust system for reducing exhaust gases and in particular ammonia emissions in the exhaust system of a predominantly stoichiometrically operated spark ignition engine.
- Spark ignition engines or gasoline engines powered by gasoline or natural gas are cleaned in conventional processes using three-way catalysts (TWC). These are able to simultaneously convert the engine's three main gaseous pollutants, namely hydrocarbons, carbon monoxide and nitrogen oxides, into harmless components.
- Stoichiometric means that, on average, there is as much air available to burn the fuel present in the cylinder as is required for complete combustion.
- the combustion air ratio ⁇ (A/F ratio; air/fuel ratio) relates the air mass m L,tats actually available for combustion to the stoichiometric air mass m L,st : If ⁇ ⁇ 1 (e.g. 0.9) this means “lack of air”, one speaks of a rich exhaust gas mixture, ⁇ > 1 (e.g. 1.1) means “excess air” and the exhaust gas mixture is considered lean designated.
- ⁇ 1.1 means that 10% more air is present than would be necessary for the stoichiometric reaction. The same applies to the exhaust gases from internal combustion engines.
- the catalytically active materials used in the known three-way catalysts are generally platinum group metals, in particular platinum, palladium and rhodium, which are present, for example, on ⁇ -aluminum oxide as a support material.
- three-way catalysts contain oxygen storage materials, for example cerium/zirconium mixed oxides. In the latter, cerium oxide is the fundamental component for oxygen storage. In addition to zirconium oxide and cerium oxide, these materials can contain additional components such as other rare earth metal oxides or alkaline earth metal oxides. Oxygen storage materials are created by applying catalytically active Materials such as platinum group metals are activated and thus also serve as a carrier material for the platinum group metals.
- Compliance with the strict emission values for ammonia requires the use of a storage material to store NH 3 during the rich operating conditions of the combustion engine, particularly in low and medium temperature ranges. engines, as the ammonia is mainly formed under these exhaust gas conditions. The stored ammonia is then converted during lean operating points by oxidation on a layer containing precious metal and/or as part of an SCR reaction. The aim here is to achieve the lowest possible selectivity to N 2 O.
- a special requirement for the catalysts considered here is the high aging stability of the materials used: In addition to the stability against lean gas conditions, their use in the exhaust system of stoichiometrically operated internal combustion engines also requires that they also be used in the exhaust gas with rich or stoichiometric ric composition are stable under hydrothermal exhaust gas conditions.
- the use of catalysts, which preferentially convert ammonia into nitrogen, has already been discussed, particularly in the diesel sector or for use in lean-burning DI petrol engines (US5120695; EP1892395A1; EP1882832A2; EP1876331A2; WO12135871A1; US2011271664AA; WO1111091 9A1, EP3915679A1).
- CNG “Compressed Natural Gas”
- SCR SCR catalytically active component
- a component that catalyzes the oxidation of ammonia They are usually located in the underbody at the last point of the exhaust system. If for oxidation of the If there are not enough nitrogen oxides in the system from the stored ammonia, the ammonia can also be converted into nitrogen via the ASC with the oxygen present.
- the corresponding limit values for NH 3 and N 2 O in addition to the limit values for CO, HC and NOx should be safely adhered to.
- the system should also be robust and agile in order to be able to withstand the working conditions in the exhaust system of a corresponding automobile for a sufficient period of time. It should also be as cost-effective to produce as possible.
- Claims 2 - 10 relate to preferred embodiments of the exhaust system and can accordingly also be applied to the method according to the invention.
- an exhaust system for reducing harmful exhaust gas components from internal combustion engines in particular predominantly stoichiometrically operated gasoline engines, having a first three-way catalytic converter and, downstream of this, a catalyst for reducing ammonia emissions, which has the following components: - a first component with a transition metal exchanged zeolite and/or zeotypes for storing ammonia; - a second component with an OSC-free noble metal catalyst and/or an OSC-containing noble metal catalyst, where the first and second components are present in a homogeneous mixture, the solution to the task is achieved relatively easily, but no less surprisingly.
- the system according to the invention is characterized by extremely good performance in terms of reducing CO, HC and NOx emissions as well as NH3 and N2O emissions. It reacts well to the dynamic requirements in the exhaust system of a gasoline engine and is robust enough to meet these requirements for a sufficient period of time. Furthermore, it is In terms of production technology, it is more advantageous to produce it since the system described can be applied to the carrier substrate in just one coating step compared to a catalyst with the first and second components in separate layers.
- the first component consists of a homogeneous mixture of transition metal-exchanged zeolites and/or zeotypes for storing ammonia and the second component consists only of an OSC-free noble metal catalyst.
- these two components are then present in a homogeneous mixture as a coating on the catalyst to reduce ammonia emissions.
- An OSC-containing noble metal catalyst is located as a separate layer on this homogeneous mixture (Fig. 3 c).
- Such a system is particularly suitable for use in an exhaust system of a predominantly stoichiometric combustion engine, as it also exhibits excellent three-way activity.
- the components of the catalyst for reducing ammonia emissions are applied to a carrier, preferably to a flow-through substrate, using a coating step familiar to those skilled in the art (DE102019100099A1 and the literature cited there).
- a filter substrate such as a wall flow filter is also possible in this context.
- Flow-through substrates are catalyst supports that are common in the prior art and can consist of metal, for example WO17153239A1, WO16057285A1, WO15121910A1 and the literature cited therein) or ceramic materials.
- “Corrugated substrates” can also be viewed as flow-through substrates. These are known to those skilled in the art as carriers made of corrugated sheets made of inert materials. Suitable inert materials are, for example, fibrous materials with an average fiber diameter of 50 to 250 ⁇ m and an average fiber length of 2 to 30 mm. Fibrous heat-resistant materials made of silicon dioxide, especially glass fibers, are preferred. However, refractory ceramics such as cordierite, silicon carbite or aluminum titanate etc.
- the number of carrier channels per area is characterized by the cell density, which is usually between 300 and 900 cells per square inch (cells per square inch, cpsi).
- the wall thickness of the channel walls for ceramics is between 0.5 – 0.05 mm.
- the total amount of coating in the catalyst to reduce ammonia emissions is selected so that the catalyst according to the invention is used as efficiently as possible overall.
- the total amount of coating (solids content) per carrier volume (total volume of the carrier) can be between 100 and 600 g/L, in particular between 150 and 400 g/L.
- the first component is preferably used in an amount of 50 to 350 g/L, in particular between 120 and 250 g/L, particularly preferably about 145 - 230 g/L of carrier volume.
- the second component is preferably used from 50 to 350 g/L, in particular between 120 and 250 g/L, particularly preferably from about 145 - 230 g/L carrier volume.
- the components are present in a homogeneous coating on the substrate. The components are mixed before coating the substrate and then applied to the substrate and dried. The length of the layer can be chosen by the specialist.
- a first component of the catalyst for reducing ammonia emissions consists of zeolites and/or zeotypes for storing ammonia. In principle, those skilled in the art are familiar with the zeolites and zeotypes available for this purpose from the diesel sector.
- the way the zeolites or zeotypes work is based on the fact that they can temporarily store ammonia in operating states of the exhaust gas purification system in which ammonia is produced, for example, by overreduction of nitrogen oxides via a three-way catalytic converter installed on the upstream side, but this is not converted by other conventional three-way catalytic converters. This can happen, for example due to a lack of oxygen or insufficient operating temperatures.
- the ammonia stored in this way can then be stored out when the operating state of the exhaust gas purification system changes and subsequently or directly converted, for example when sufficient oxygen or nitrogen oxides are present.
- zeolites and zeotypes are present in the first component of the catalyst to reduce ammonia emissions. According to the classification of the IZA (https://europe.iza-structure.org/IZA-SC/ftc_table.php), the international zeolite association, zeolites or zeotypes can be divided into different classes.
- Zeolites are then divided, for example, according to their channel system and their framework structure. For example, laumontite and mordenite are classified as zeolites, which have a one-dimensional system of channels. Your channels have no connection with each other. Zeolites with a two-dimensional channel system are characterized by the fact that their channels are connected to one another in a kind of layered system. A third group has a three-dimensional framework structure with cross-layer connections between the channels.
- two- and/or three-dimensional zeolites or zeotypes are preferably used [Ch. Baerlocher, WM Meier and DH Olson, Atlas of Zeolite Framework Types, Elsevier, 2001].
- zeolite means porous materials with a lattice structure of corner-connected AlO 4 and SiO 4 tetrahedra according to the general formula (WM Meier, Pure & Appl. Chem., Vol.58, No.10, pp.1323 -1328, 1986): M m/z [m AlO 2 * n SiO 2 ] * q H 2 O
- the structure of a zeolite thus comprises a network made up of tetrahedra that encloses channels and cavities.
- a distinction is made between naturally occurring and synthetically produced zeolites.
- zeotype is understood to mean a zeolite-like compound that has the same structural type as a naturally occurring or synthetically produced zeolite compound, but which differs from such compounds in that the corresponding cage structure is not made up exclusively of aluminum and silicon framework atoms .
- the aluminum and/or silicon framework atoms are proportionally replaced by other trivalent, quadrivalent or pentavalent framework atoms such as B(III), Ga(III), Ge(IV), Ti(IV) or P(V) replaced.
- the most common method used in practice is the replacement of aluminum and/or silicon framework atoms by phosphorus atoms, for example in the silicon aluminum phosphates or in the aluminum phosphates, which crystallize in zeolite structure types.
- zeolites come from the group of two-dimensional or three-dimensional zeolites/zeotypes. They preferably belong to the structure types ACO, AEI, AEN, AFN, AFT, AFX, ANA, APC, APD, ATT, BEA, BIK, CDO, CHA, DDR, DFT, EAB, EDI, EPI, ERI, ESV, ETL, FER , GIS, GOO, IHW, ITE, ITW, LEV, KFI, MER, MON, NSI, OWE, PAU, PHI, RHO, RTH, SAT, SAV, SIV, THO, TSC, UEI, UFI, VNI, YUG, ZON at.
- ACO AEI, AEN, AFN, AFT, AFX, ANA, APC, APD, ATT, BEA, BIK, CDO, CHA, DDR, DFT, EAB, EDI, EPI, ERI, E
- the zeolites or zeotypes in the car exhaust gas catalyst according to the invention are selected from the group AEI, AFT, AFX, CHA, DDR, ERI, ESV, ETL, FER, KFI, LEV, UFI and the corresponding zeotypes of these structural types, such as e.g.: SAPO. Mixtures of the same can also be present. Zeolites or zeotypes can also be classified according to their pore structure. A distinction is made between small-pore, medium-pore and large-pore zeolites. The extra-large pore zeolites are of academic interest. Small-pore zeolites are those with a largest ring size of 8 tetrahedral atoms.
- CHA, AEI, AFX, BIK, DDR, ERI, LEV or LTA are particularly preferred as small-pore zeolites or zeotypes for storing ammonia.
- CHA is extremely preferred in this context.
- Large-pore zeolites or zeotypes for storing ammonia are preferably selected from the group consisting of BEA, FAU or MOR. BEA is preferred in this context.
- large-pore zeolites or zeotypes are particularly preferred in connection with HC storage.
- the aging stability of the zeolites or zeotypes used in the exhaust system of predominantly stoichiometrically burning engines is particularly in focus here, since higher temperatures generally prevail here than in a lean-burning engine.
- materials are desired that can withstand the sometimes very high and rapidly changing hydrothermal conditions for as long as possible.
- the exhaust gas composition is also different compared to lean-burn engine exhaust.
- the concentration, in particular of hydrocarbons and carbon monoxide, which arrive at the catalyst according to the invention is, on the one hand, higher than in lean-burn engines and the composition also changes depending on the driving style around the stoichiometric range (rich/lean change).
- the hydrothermal temperature stability of zeolites and zeotypes is therefore particularly in demand.
- the zeolites preferably have a SAR value (silica-to-alumina ratio) or Zeotype has a ratio corresponding to this value of >15 to ⁇ 45, most preferably from >25 to ⁇ 40. A range of 28 - 38 is extremely preferred in this context.
- SAR value silicon-to-alumina ratio
- Zeotype has a ratio corresponding to this value of >15 to ⁇ 45, most preferably from >25 to ⁇ 40.
- a range of 28 - 38 is extremely preferred in this context.
- the amount of silicon atoms remaining in the framework is related to the substitution atoms.
- the zeolite or zeotype used is ion-exchanged with transition metal ions.
- the latter are preferably selected from the group consisting of iron and/or copper. Iron is particularly preferred because it has a less oxidizing effect on ammonia compared to copper.
- the zeolite or zeotype described acts as a catalyst for selective catalytic reduction (SCR) (see WO2008106518A2, WO2017187344A1, US2015290632AA, US2015231617AA, WO2014062949A1, US2015231617AA).
- SCR capability is understood to mean the ability to selectively convert NO x and NH 3 in the lean exhaust gas into nitrogen.
- the metals, such as iron and/or copper, which advantageously occur in the catalyst to reduce ammonia emissions, are present in a certain proportion in the first component. This is 0.4-10, more preferably 0.8-7 and most preferably 1.5-5.0% by weight of the first component.
- the iron and/or copper to aluminum ratio is between 0.15 - 0.8, preferably between 0.2 - 0.5 and most preferably between 0.3 - 0.5 for zeolites.
- a corresponding ratio applies to the exchange places available there.
- the metals are at least partially present in ion-exchanged form in the zeolites or zeotypes.
- ion-exchanged zeolites or zeotypes are already introduced into the first component.
- the zeolites or zeotypes are brought together with, for example, a binder and a solution of the metal ions in a liquid, preferably water, and then dried (preferably by spraying).
- the first component can preferably have other non-catalytically active components, such as binders.
- binders are For example, not or only slightly catalytically active temperature-stable metal oxides, such as SiO2, Al2O3 and ZrO2, are suitable. The expert knows which materials come into question here.
- the proportion of such binders in the first coating can, for example, be up to 15% by weight, preferably up to 10% by weight, of the coating.
- the binder can also contain the above-mentioned transition metals, in particular iron and/or copper.
- Binders are suitable for ensuring stronger adhesion of the coating to a carrier or another coating.
- a certain particle size of the metal oxides in the binder is advantageous. This can be adjusted accordingly by a specialist.
- the ammonia storage ability or capacity addressed in the context of this invention is given as a quotient of the stored mass of ammonia per liter of catalyst support volume.
- the zeolites or zeotypes should increase the ammonia storage capacity of the first component of the exhaust gas purification system to at least 0.25 g of ammonia per liter of carrier volume (measured in the fresh state).
- the storage capacity of the ammonia storage components used should be sufficient so that between 0.25 and 10.0 g of NH 3 per liter of carrier volume, preferably between 0.5 and 8.0 g of NH 3 per liter of carrier volume and particularly preferably between 0.5 and 5.0 g NH 3 /liter carrier volume of ammonia can be stored (always based on the fresh state).
- the zeolites or zeotypes are present in sufficient quantities in the catalyst to reduce ammonia emissions. The determination of the ammonia storage capacity is shown below.
- the second component consists of an OSC-free precious metal catalyst and/or an OSC-containing noble metal catalyst.
- the second component can optionally also have the binders shown above for the first component.
- Precious metal refers in particular to the platinum group metals platinum, palladium and rhodium.
- the noble metals in the OSC-free or OSC-containing noble metal catalyst are preferably selected from the group consisting of palladium, platinum, rhodium.
- OSC means Oxygen Storage Component.
- An OSC-containing noble metal catalyst therefore has oxygen storage materials.
- the OSC-free precious metal catalyst on the other hand, essentially has no function of storing oxygen in the exhaust gas of the internal combustion engine.
- this component has oxygen storage materials, in particular cerium-zirconium mixed oxides, of less than 10 g/L, preferably less than 5 g/L and most preferably less than 2 g/L carrier volume.
- cerium or cerium-zirconium mixed oxides for example, is considered the storage material, including the doping elements present.
- Corresponding OSC-free precious metal catalysts have the ability to have an oxidative effect on the substances present (NH3, HC, CO) in the already slightly lean exhaust gas of a predominantly stoichiometrically operated combustion engine. This component is preferably designed so that it becomes active at correspondingly low temperatures.
- the ammonia stored in the zeolite or zeotype is preferably converted into non-harmful nitrogen via this component.
- the oxidation effect should not be too great, otherwise a certain proportion of the powerful greenhouse gas N 2 O will be formed from ammonia oxidation.
- the oxidation effect can be regulated, for example, via the Pt content and/or the Pt:Pd/Rh ratio.
- the second component in the form of an OSC-free precious metal catalyst therefore contains materials that have an oxidative effect on, among other things, ammonia.
- this component contains a temperature-stable, high-surface metal oxide and at least one noble metal selected from the group rhodium, platinum and palladium.
- the total precious metal content of this component is preferably from 0.015 - 5 g/L, more preferably from 0.035 - 1.8 g/L and particularly preferably from 0.07 - 1.2 g/L carrier volume.
- the precious metals platinum or palladium, or platinum and palladium together, are particularly suitable for use in this component that has an oxidative effect on ammonia.
- the person skilled in the art can preferably choose whether to use the strongly oxidative platinum alone or, if necessary, in conjunction with palladium in the second component. If platinum and/or palladium is used, the former should be in the range of 0.015 - 1.42 g/L, more preferably 0.035 - 0.35 g/L carrier volume in the coating. Palladium can be present in the coating between 0.015 - 1.42 g/L, preferably 0.035 - 0.35 g/L carrier volume.
- the weight ratio of platinum to palladium should be between 1:0 and 1:5, more preferably 1:0 and 1:4 and most preferably 1:0 and 1:2.
- the precious metals in the OSC-free second component are fixed on one or more temperature-stable, high-surface metal oxides as carrier materials. All materials familiar to those skilled in the art for this purpose can be considered as carrier materials. Such materials are in particular metal oxides with a BET Surface area from 30 to 250 m 2 /g, preferably from 100 to 200 m 2 /g (determined according to DIN 66132 - latest version on the filing date).
- Particularly suitable carrier materials for the precious metals are selected from the series consisting of aluminum oxide, doped aluminum oxide, silicon oxide, titanium dioxide and mixed oxides from one or more of these.
- Doped aluminum oxides are, for example, lanthanum oxide, zirconium oxide, barium oxide and/or titanium oxide-doped aluminum oxides.
- Aluminum oxide or lanthanum-stabilized aluminum oxide is advantageously used, in the latter case lanthanum in amounts of in particular 1 to 10% by weight, preferably 3 to 6% by weight, in each case calculated as La 2 O 3 and based on that Weight of stabilized aluminum oxide is used.
- the proportion of barium oxide is in particular 1 to 10% by weight, preferably 3 to 6% by weight, in each case calculated as BaO and based on the weight of the stabilized aluminum oxide.
- lanthanum-stabilized aluminum oxide the surface of which is coated with lanthanum oxide, barium oxide and/or strontium oxide.
- This component preferably comprises at least one aluminum oxide or doped aluminum oxide.
- La-stabilized aluminum oxide with a surface area of 100 to 200 m 2 /g is particularly advantageous in this context.
- active aluminum oxide is widely described in the literature and is available on the market.
- the catalyst for reducing ammonia emissions has an OSC-containing noble metal catalyst as an alternative or cumulative to the OSC-free precious metal catalyst.
- oxygen storage materials are also present in the precious metal catalyst (containing OSC).
- Cerium or cerium-zirconium mixed oxides are consistently used as oxygen storage materials. Accordingly, an OSC-containing noble metal catalyst is characterized by the presence of a certain amount of these oxygen storage materials. In particular, this component has oxygen storage materials in an amount of more than 10 g/L, preferably more than 20 g/L and most preferably more than 25 g/L carrier volume. The entire cerium-zirconium mixed oxide with all its components is included. Corresponding OSC-containing precious metal catalysts have the ability to have an oxidative effect on the substances present (NH3, HC, CO) in the already slightly rich exhaust gas of a predominantly stoichiometrically operated combustion engine. This component is preferably designed so that it becomes active at correspondingly low temperatures.
- the ammonia stored in the zeolite or zeotype is transferred here This component is preferably converted into non-harmful nitrogen.
- the oxidation effect should not be too great, otherwise a certain proportion of the powerful greenhouse gas N2O will be formed from ammonia oxidation.
- the noble metals in the OSC-containing noble metal catalyst are preferably selected from the group consisting of palladium or rhodium or platinum, platinum and rhodium, palladium and rhodium or palladium and rhodium and platinum together.
- This catalyst is preferably a coating equipped with three-way catalytic capability. This particularly preferably has precious metals selected from the group of platinum and rhodium, palladium and rhodium, preferably rhodium alone.
- the noble metals can only be deposited on the temperature-stable, high-surface support materials. However, it is preferred if the noble metals are deposited both on the support materials mentioned and on the oxygen storage materials. If rhodium is present in this component (whether alone or in combination with the other aforementioned precious metals), this should preferably be in the range of 0.035 - 1.0 g/L, more preferably 0.1 - 0.35 g/L. L carrier volume is located in the respective component. If palladium and/or platinum are also present in this component, the ranges mentioned above for the OSC-free precious metal catalysts apply to these metals.
- Suitable three-way catalytically active coatings are described, for example, in DE102013210270A1, DE102020101876A1, EP3247493A1, EP3727655A1.
- Modern gasoline engines are operated under conditions with a discontinuous course of the air ratio ⁇ . They are subject in a defined manner to a periodic change in the air ratio ⁇ and thus to a periodic change in oxidizing and reducing exhaust gas conditions. In both cases, this change in the air ratio ⁇ is essential for the exhaust gas purification result.
- the lambda value of the exhaust gas is adjusted with a very short cycle time (approx.
- the OSC-containing noble metal catalysts (such as modern three-way catalysts) therefore contain oxygen storage materials, in particular cerium or Ce/Zr mixed oxides.
- the mass ratio of cerium oxide to zirconium oxide can vary within wide limits in these mixed oxides. It is, for example, 0.1 to 1.5, preferably 0.15 to 1 or 0.2 to 0.9.
- Preferred cerium/zirconium mixed oxides include one or more rare earth metal oxides and can therefore be referred to as cerium/zirconium/rare earth metal mixed oxides.
- cerium/zirconium/rare earth metal mixed oxides are characterized by a largely homogeneous, three-dimensional crystal structure, which is ideally free of phases made of pure cerium oxide, zirconium oxide or rare earth oxide (so-called solid solution). Depending on the manufacturing process, however, products may not be completely homogeneous, which can generally be used without disadvantage. The same applies to cerium/zirconium mixed oxides that do not contain any rare earth metal oxide. Furthermore, the term rare earth metal or rare earth metal oxide in the sense of the present invention does not include cerium or cerium oxide.
- Possible rare earth metal oxides in the cerium/zirconium/rare earth metal mixed oxides are, for example, lanthanum oxide, yttrium oxide, praseodymium oxide, neodymium oxide and/or samarium oxide.
- Lanthanum oxide, yttrium oxide and/or praseodymium oxide are preferred.
- Particularly preferred rare earth metal oxides are lanthana and/or yttrium oxide and very particularly preferred is the joint presence of lanthana and yttrium oxide, yttrium oxide and praseodymium oxide, as well as lanthana and praseodymium oxide in the cerium/zirconium/rare earth metal mixed oxide.
- this noble metal catalyst has two different cerium/zirconium/rare earth metal mixed oxides, preferably one doped with La and Y and one doped with La and Pr.
- the oxygen storage components are preferably free of neodymium oxide.
- the proportion of rare earth metal oxide(s) in the cerium/zirconium/rare earth metal mixed oxides is advantageously 3 to 20% by weight based on the cerium/zirconium/rare earth metal mixed oxide. If the cerium/zirconium/rare earth metal mixed oxides contain yttrium oxide as the rare earth metal, its proportion is preferably 4 to 15% by weight based on the cerium/zirconium/rare earth metal mixed oxide.
- cerium/zirconium/rare earth mixed oxides contain praseodymium oxide as the rare earth metal, its proportion is preferably 2 to 10% by weight based on the cerium/zirconium/rare earth mixed oxide. If the cerium/zirconium/rare earth metal mixed oxides contain lanthanum oxide and another rare earth oxide as the rare earth metal, such as yttrium oxide or praseodymium oxide, their mass ratio is in particular 0.1 to 1.25, preferably 0.1 to 1. This noble metal catalyst usually contains oxygen storage materials in amounts of 10 to 120 g/l, based on the volume of the carrier or substrate.
- the OSC-containing noble metal catalysts also have the temperature-stable, high-surface support materials mentioned for the OSC-free noble metal catalysts and, in addition to these, oxygen-storing materials.
- the mass ratio of temperature-stable, high-surface support materials and oxygen storage components in this component is usually 0.25 to 1.5, for example 0.3 to 1.3.
- the weight ratio of the sum of the masses of all support materials, such as aluminum oxides (including doped aluminum oxides) to the sum of the masses of all cerium/zirconium mixed oxides in the OSC-containing noble metal catalyst is 10:90 to 75:25, preferably 20:80 to 65:35.
- the first and second components preferably form an ammonia storage and a function for oxidizing ammonia to nitrogen (eg as in WO2008106523A2). If there are not enough nitrogen oxides in the system to oxidize the stored ammonia, the ammonia can also be converted into nitrogen using the second component with the oxygen present. In both cases, if possible, no ammonia or N 2 O is released into the environment.
- the first component and the second component of the catalyst for reducing ammonia emissions can therefore preferably consist of an ammonia-storing coating paired with a second coating that has an oxidative effect on ammonia. As such, they are present in a homogeneous mixture on the substrate.
- the present exhaust system has a first three-way catalyst and a catalyst positioned downstream to reduce ammonia emissions.
- the first three-way catalyst can have the same components as the OSC-containing noble metal catalyst of the second component. It is preferably constructed as described in DE102013210270A1, DE102020101876A1, EP3247493A1, EP3727655A1, preferably as described in EP3247493A1.
- Downstream refers to the fact that the exhaust gas flow first hits the upstream catalytic converter and then the downstream catalytic converter. The reverse applies to the upstream side.
- an exhaust system for a predominantly stoichiometric engine has a unit for filtering small soot and ash particles.
- GPF are gasoline particle filters and are well known to those skilled in the art (EP3737491A1, EP3601755A1).
- An exhaust gas design in which the first three-way catalytic converter and the GPF are installed in a position close to the engine is particularly preferred.
- Close to the engine in the sense of the invention refers to an area in the exhaust system that is in a position close to the engine, i.e. approx. 10 - 80 cm, preferably 20 - 60 cm away from the engine outlet. It has proven to be advantageous if the catalytic converter is installed last in the exhaust direction in the underbody of a vehicle to reduce ammonia emissions, so that the exhaust gas is then released into the ambient air.
- the exhaust system can also have additional exhaust units such as additional three-way catalytic converters or hydrocarbon storage (HC traps) or nitrogen oxide storage (LNT).
- the underbody is the area below the driver's cab.
- TWC three-way catalytic converter
- the three-way activity has already been described earlier. There is explicit reference to what is stated there, especially with regard to the type and quantity of the individual components.
- This three-way catalyst is preferably one as described in the prior art (DE102013210270A1, DE102020101876A1, EP3247493A1, EP3727655A1).
- the TWCs have zoned or Layered embodiments are now the norm.
- At least one of the additional catalysts with three-way activity has a 2-layer structure with two different three-way coatings, preferably as described in EP3247493A1.
- the at least second three-way catalytic converter just described in the exhaust system according to the invention can be installed in the underbody of the vehicle, but it can also be in a position close to the engine.
- the range of possible Euro 7 systems is large.
- the catalyst for reducing ammonia emissions is preferably located last in the underbody and in fluid communication with the further catalyst or catalysts or the filter of the car exhaust system.
- the car exhaust system preferably has no additional injection device for ammonia or a precursor compound for ammonia.
- there is an addition unit for secondary air in the exhaust system upstream of the catalytic converter to reduce ammonia emissions or upstream of the wall flow filter (analogous to WO2019219816).
- the present invention relates to a method for reducing harmful exhaust gas components from predominantly stoichiometrically operated internal combustion engines, in particular spark-ignited gasoline engines, in which the exhaust gas is directed via an exhaust system according to the invention.
- the present invention is directed to an exhaust gas purification system, in particular for stoichiometrically operated internal combustion engines.
- Fig.1 Chart to explain the measurement of ammonia storage capacity.
- Fig.2 Catalyst to reduce ammonia emissions (1), coating with zeolites or zeotypes to store ammonia (2) and a coating with an OSC-free precious metal catalyst and/or an OSC-containing noble metal catalyst (3).
- Fig.3 Schematic representation of the catalysts tested in the underbody position.
- Fig.4 Emission values for catalytic converters A, B and C in comparison.
- Fig.5 Selectivity of the NH 3 conversion to N 2 O for the catalysts A, B and C in comparison.
- Fig.6 Exhaust system according to the invention with a three-way catalytic converter close to the engine (A), GPF close to the engine (B) and the following catalytic converter to reduce ammonia emissions (C).
- A. Determination of the ammonia storage capacity This is determined experimentally in a flow tube reactor. To avoid undesirable ammonia oxidation on the reactor material, a reactor made of quartz glass is used. A drill core is taken as a test specimen from the area of the catalytic converter whose ammonia storage capacity is to be determined. A drill core with a diameter of 1 inch and a length of 3 inches is preferably taken as a test specimen. The drill core is inserted into the flow tube reactor and at a temperature of 600 ° C in a gas atmosphere consisting of 500 ppm nitrogen monoxide, 5 vol.% oxygen, 5 vol.% water and the rest nitrogen with a space velocity of 30000 h -1 for 10 minutes conditioned.
- the measuring temperature of 200 °C is then reached in a gas mixture of 0 vol.% oxygen, 5 vol.% water and the rest nitrogen at a space velocity of 30,000 h -1 .
- the NH 3 storage phase is initiated by switching on a gas mixture of 450 ppm ammonia, 0 vol.% oxygen, 5 vol.% water and the rest nitrogen at a space velocity of 30,000 h -1 .
- This gas mixture remains switched on until a stationary ammonia breakthrough concentration is recorded on the downstream side of the test specimen.
- the mass of ammonia stored on the test specimen is calculated from the recorded ammonia breakthrough curve by integration from the start of the NH 3 storage phase until stationarity is reached, taking into account the measured stationary NH 3 breakthrough concentration and the known volume flow (hatched area in Figure 1).
- the ammonia storage capacity is calculated as the quotient of the stored mass of ammonia divided by the volume of the tested core.
- the support coated in this way was dried at 90 °C, calcined at 350 °C for 15 min and then annealed in air at 600 °C for 2 h.
- the total load of the washcoat on the catalyst was 189.8 g/L, the precious metal load was 0.106 g/L. If necessary, a further layer can be applied as a top layer to the carrier coated in this way.
- Aluminum oxide stabilized with lanthana oxide was prepared together with an oxygen storage component containing 24% by weight of cerium oxide, 60% by weight of zirconium oxide, 3.5% by weight of lanthanum oxide and 12.5% by weight of cerium oxide.
- % yttrium oxide, and lanthanum acetate suspended in water as an additional source of lanthanum oxide The weight ratio of aluminum oxide to oxygen storage component to additional lanthanum oxide was 43.6:55.7:0.7.
- a rhodium nitrate solution was then added to the suspension thus obtained with constant stirring.
- the resulting coating suspension was used directly to coat a commercially available substrate, whereby the Coating took place over 100% of the substrate length.
- the total loading of this washcoat on the catalyst was 122 g/L, the precious metal loading was 0.177 g/L (5 g/ft 3 ).
- the coated catalyst thus obtained was dried and then calcined. If necessary, a layer free of precious metals can be applied as a top layer to the now coated carrier.
- Catalysts as shown schematically in FIG. 3 were produced using methods common to those skilled in the art.
- Test conditions The different catalytic converters were tested in the underbody position on a highly dynamic engine test bench in a WLTC driving cycle. Here, a series-produced TWC containing Pd/Rh was placed in an aged state in a position close to the engine.
- the value “reduction in NH 3 emissions” refers to the NH 3 emissions of a system with one of the catalytic converters shown in the underbody position over the entire driving cycle in relation to the emissions of the corresponding system in the absence of a catalytic converter in underbody position.
- F. Results Comparison of an ASC coated in two steps with separate layers (A) with an ASC homogeneously coated in one step (B) and a homogeneously coated ASC with additional TWC coating (C): (See Figs.
- All catalysts with an oxidation layer contain 3 g/ft 3 pt.
- the catalyst C contains a TWC coating with 5 g/ft 3 Rh.
- Aging Fuel-cut aging, 38 h, 860 °C bed temperature for the catalysts in the underbody position. Volume of the underbody catalyst: 0.83 L
- a catalyst in which an iron-containing zeolite layer is combined in a layered design with a 3 g/ft 3 Pt oxidation layer shows comparable catalytic performance compared to a catalyst homogeneously coated in one step (B) .
- Catalyst C has slightly lower performance in terms of NH 3 conversion, but has additional three-way catalytic activity.
- the catalysts B and C show a reduced selectivity of the NH 3 conversion to N 2 O.
- Light-off behavior of catalyst C with TWC coating see Table 1: Table 1 shows the temperatures at which the catalyst C after a fuel cut Aging in the underbody position shows 50% conversion for hydrocarbons, carbon monoxide and nitrogen oxides in a light-off test. A lower T 50 value corresponds to a higher catalytic activity. Catalysts A and B do not have a coating with three-way catalytic activity.
- Tab.1 Start-up behavior of catalyst C after the aging described.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
Vorliegende Erfindung richtet sich auf ein Abgassystem zur Verminderung der Abgase und insbesondere der Ammoniakemissionen im Abgasstrang eines überwiegend stöchiometrisch betriebenen Fremdzündungsmotor.
Description
Abgassystem für überwiegend stöchiometrisch betriebene Verbrennungsmoto- ren aufweisend einen Katalysator zur Verminderung der Ammoniakemissionen Vorliegende Erfindung richtet sich auf ein Abgassystem zur Verminderung der Abgase und insbesondere der Ammoniakemissionen im Abgasstrang eines überwiegend stöch- iometrisch betriebenen Fremdzündungsmotors. Abgase von mit überwiegend (>50% der Betriebszeit) stöchiometrischem Luft/Kraftstoff- Gemisch betriebenen Verbrennungsmotoren, also z. B. mit Benzin oder Erdgas betrie- bene Fremdzündungsmotoren oder Ottomotoren, werden in herkömmlichen Verfahren mit Hilfe von Dreiwegekatalysatoren (three-way-catalyst; TWC) gereinigt. Diese sind in der Lage, die drei wesentlichen gasförmigen Schadstoffe des Motors, nämlich Kohlen- wasserstoffe, Kohlenmonoxid und Stickoxide, gleichzeitig zu unschädlichen Komponen- ten umzusetzen. Stöchiometrisch heißt, dass im Mittel genau so viel Luft zur Verbren- nung des im Zylinder vorhandenen Kraftstoffs zur Verfügung steht, wie für eine vollstän- dige Verbrennung benötigt wird. Das Verbrennungsluftverhältnis λ (A/F-Verhältnis; Luft/Kraftstoffverhältnis) setzt die tatsächlich für eine Verbrennung zur Verfügung ste- hende Luftmasse mL,tats ins Verhältnis zur stöchiometrischen Luftmasse mL,st:
Ist λ < 1 (z. B.0,9) bedeutet dies „Luftmangel“, man spricht von einem fetten Abgasge- misch, λ > 1 (z. B.1,1) bedeutet „Luftüberschuss“ und das Abgasgemisch wird als mager bezeichnet. Die Aussage λ = 1,1 bedeutet, dass 10% mehr Luft vorhanden ist, als zur stöchiometrischen Reaktion notwendig wäre. Gleiches gilt für das Abgas von Verbren- nungsmotoren. Als katalytisch aktive Materialien werden in den bekannten Dreiwegekatalysatoren in der Regel Platingruppenmetalle, insbesondere Platin, Palladium und Rhodium eingesetzt, die beispielsweise auf ^-Aluminiumoxid als Trägermaterial vorliegen. Daneben enthalten Dreiwegekatalysatoren Sauerstoffspeichermaterialien, beispielsweise Cer/Zirkonium- Mischoxide. In letzteren stellt Ceroxid die für die Sauerstoffspeicherung grundlegende Komponente dar. Neben Zirkoniumoxid und Ceroxid können diese Materialien zusätzli- che Bestandteile wie weitere Seltenerdmetalloxide oder Erdalkalimetalloxide enthalten. Sauerstoffspeichermaterialien werden durch Aufbringen von katalytisch aktiven
Materialien wie Platingruppenmetallen aktiviert und dienen somit auch als Trägermate- rial für die Platingruppenmetalle. Im Rahmen der zur Mitte der 2020er Jahre in Kraft tretenden Euro 7-Gesetzgebung wer- den erstmals die Emissionen von Ammoniak (NH3) und Lachgas (N2O) für stöchiomet- risch arbeitende Verbrennungsmotoren reguliert. Der giftige Ammoniak und das starke Treibhausgas N2O werden als Sekundäremissionen bezeichnet und ihr Ausstoß kann durch aktuelle Abgasnachbehandlungssysteme nicht ausreichend reduziert werden. Die Einhaltung der strengen Grenzwerte für Sekundäremissionen über einen breiten Bereich von Fahrsituationen erfordert die Entwicklung einer robusten technischen Lösung in Form eines neuen Katalysators für den Benzinabgasstrang. Eine große Herausforde- rung stellen insbesondere die extrem dynamischen Umgebungsbedingungen gerade im Unterboden eines Benzin-PKWs dar. Die Einhaltung der strengen Emissionswerte für Ammoniak erfordert insbesondere für niedrige und mittlere Temperaturbereiche die Verwendung eines Speichermaterials zur Einspeicherung von NH3 während der fetten Betriebsbedingungen des Verbrennungs- motors, da der Ammoniak hauptsächlich unter diesen Abgasbedingungen gebildet wird. Die Umsetzung des gespeicherten Ammoniaks erfolgt dann während magerer Betriebs- punkte durch Oxidation auf einer edelmetalthaltigen Schicht und/oder im Rahmen einer SCR-Reaktion. Hierbei wird eine möglichst geringe Selektivität zu N2O angestrebt. Eine besondere Anforderung an den hier betrachteten Katalysatoren stellt die hohe Alterungs- stabilität der verwendeten Materialien dar: Über die Stabilität gegenüber mageren Gas- bedingungen hinaus erfordert ihre Anwendung im Abgasstrang von stöchiometrisch be- triebenen Verbrennungsmotoren, dass diese auch im Abgas mit fetter oder stöchiomet- rischer Zusammensetzung unter hydrothermalen Abgasbedingungen stabil sind. Insbesondere im Dieselbereich oder für den Einsatz in mager verbrennenden DI Ben- zinmotoren wurde der Einsatz von Katalysatoren, welche bevorzugt Ammoniak zu Stick- stoff umsetzen, schon diskutiert (US5120695; EP1892395A1; EP1882832A2; EP1876331A2; WO12135871A1; US2011271664AA; WO11110919A1, EP3915679A1). Auch im Bereich der CNG-Motoren (CNG = „Compressed Natural Gas“) wurde die Ver- wendung von Ammonia Slip Catalysts, kurz ASCs, bereits beschrieben (EP24258A1). Diese Katalysatoren bestehen häufig aus einer SCR-katalytisch aktiven und einer die Oxidation von Ammoniak katalysierenden Komponente. Sie befinden sich regelmäßig im Unterboden an letzter Stelle des Abgassystems. Sofern zur Oxidation des
eingespeicherten Ammoniaks nicht genügend Stickoxide im System vorhanden sein soll- ten, kann der Ammoniak über dem ASC auch mit vorhandenem Sauerstoff zu Stickstoff umgesetzt werden. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung neue Abgasreinigungssysteme vorzu- stellen, welche den Betrieb eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines überwie- gend stöchiometrisch betriebenen, fremdgezündeten Verbrennungsmotors, auch unter der neuen Euro 7-Gesetzgebung erlauben. Insbesondere sollten die entsprechenden Grenzwerte für NH3 und N2O neben den Grenzwerten für CO, HC und NOx sicher ein- zuhalten sein. Darüber hinaus sollte das System aber auch entsprechend robust und agil sein, um den Arbeitsbedingungen im Abgasstrang eines entsprechenden Automo- bils für eine ausreichende Zeit standhalten zu können. Es sollte auch möglichst kosten- günstig zu produzieren sein. Diese und weitere, sich für den Fachmann aus dem Stand der Technik ergebenden Auf- gaben werden durch ein Abgassystem und ein Verfahren zur Abgasreinigung gemäß den Ansprüchen 1 bzw.11 gelöst. Die Ansprüche 2 – 10 beziehen sich auf bevorzugte Ausgestaltungen des Abgassystems und sind entsprechend auch auf das erfindungsge- mäße Verfahren anwendbar. Dadurch, dass man ein Abgassystem zur Verminderung von schädlichen Abgasbestand- teile von Verbrennungsmotoren, insbesondere überwiegend stöchiometrisch betriebe- nen Benzinmotoren, aufweisend einen ersten Dreiwegekatalysator und abstromseitig hierzu einen Katalysator zur Verminderung der Ammoniak-Emissionen bereitstellt, wel- ches folgende Bestandteile aufweist: - eine erste Komponente mit einem übergangsmetallausgetauschten Zeolithen und/oder Zeotypen zur Speicherung von Ammoniak; - eine zweite Komponente mit einem OSC-freien Edelmetallkatalysator und/oder einem OSC-haltigen Edelmetallkatalysator, wobei die erste und die zweite Komponente in einer homogenen Mischung vorliegen, gelangt man relative einfach, dafür aber nicht minder überraschend zur Lösung der ge- stellten Aufgabe. Das erfindungsgemäße System zeichnet sich durch eine extrem gute Performance hinsichtlich der Verminderung der CO, HC und NOx-Emissionen wie auch der NH3- und N2O-Emissionen aus. Es reagiert gut unter den dynamischen Anforderun- gen im Abgasstrang eines Benzinmotors und es ist entsprechend robust, um auch eine ausreichende Dauer diesen Anforderungen gerecht zu werden. Darüber hinaus ist es
produktionstechnisch vorteilhafter herzustellen, da das beschriebene System im Ver- gleich zu einem Katalysator mit der ersten und der zweiten Komponente in separaten Schichten in nur einem Beschichtungsschritt auf das Trägersubstrat aufgebracht werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die erste Komponente aus einer homo- genen Mischung übergangsmetallausgetauschter Zeolithe und/oder Zeotype zur Spei- cherung von Ammoniak und die zweite Komponente nur aus einem OSC-freien Edelme- tallkatalysator. Diese beiden Komponenten liegen dann erfindungsgemäß in einer ho- mogenen Mischung als Beschichtung auf dem Katalysator zur Verminderung der Am- moniak-Emissionen vor. Ein OSC-haltiger Edelmetallkatalysator befindet sich dabei als separate Schicht auf dieser homogenen Mischung (Fig.3 c). Ein derartiges System ist besonders gut für den Einsatz in einem Abgasstrang eines überwiegend stöchiometrisch arbeitenden Verbrennungsmotors geeignet, zeigt es doch zusätzlich noch eine exzel- lente Dreiwegeaktivität. Die Komponenten des Katalysator zur Verminderung der Ammoniak-Emissionen werden durch einen dem Fachmann geläufigen Beschichtungsschritt auf einen Träger, vorzugs- weise auf ein Durchflusssubstrat aufgebracht (DE102019100099A1 sowie dort zitierte Literatur). Ein Filtersubstrat wie ein Wandflussfilter ist in diesem Zusammenhang auch möglich. Durchflusssubstrate sind im Stand der Technik übliche Katalysatorträger, die aus Metall z.B. WO17153239A1, WO16057285A1, WO15121910A1 und darin zitierte Literatur) oder keramischen Materialien bestehen können. „Corrugated substrates“ kön- nen auch als Durchflusssubstrate angesehen werden. Diese sind dem Fachmann als Träger aus gewellten Blättern, welche aus inerten Materialien bestehen, bekannt. Ge- eignete inerte Materialien sind zum Beispiel faserförmige Materialien mit einem durch- schnittlichen Faserdurchmesser von 50 bis 250 µm und einer durchschnittlichen Faser- länge von 2 bis 30 mm. Bevorzugt sind faserförmige hitzebeständige Materialien aus Siliziumdioxid, insbesondere aus Glasfasern. Bevorzugt werden jedoch feuerfeste Kera- miken wie zum Beispiel Cordierit, Siliziumcarbit oder Aluminiumtitanat etc. als Ho- neycomb-Träger eingesetzt. Die Anzahl der Kanäle der Träger pro Fläche wird durch die Zelldichte charakterisiert, welche üblicher Weise zwischen 300 und 900 Zellen pro Quad- rat inch (cells per square inch, cpsi) liegt. Die Wanddicke der Kanalwände beträgt bei Keramiken zwischen 0,5 – 0,05 mm.
Die Gesamtmenge der Beschichtung im Katalysator zur Verminderung der Ammoniak- Emissionen wird so ausgewählt, dass der erfindungsgemäße Katalysator insgesamt möglichst effizient genutzt wird. Im Falle eines oder mehrerer Durchflusssubstrat(e) kann beispielsweise die Gesamtmenge der Beschichtung (Feststoffanteil) pro Trägervolumen (Gesamtvolumen des Trägers) zwischen 100 und 600 g/L sein, insbesondere zwischen 150 und 400 g/L. Die erste Komponente wird bevorzugt in einer Menge von 50 bis 350 g/L, insbesondere zwischen 120 und 250 g/L, besonders bevorzugt von etwa 145 – 230 g/L Trägervolumen, eingesetzt. Die zweite Komponente wird vorzugsweise von 50 bis 350 g/L, insbesondere zwischen 120 und 250 g/L, besonders bevorzugt von etwa 145 – 230 g/L Trägervolumen, eingesetzt. Erfindungsgemäß liegen die Komponenten in einer homogenen Beschichtung auf dem Substrat vor. Dabei werden die Komponenten vor dem Beschichten des Substrats ge- mischt und anschließend auf das Substrat aufgebracht und getrocknet. Die Länge der Schicht kann vom Fachmann gewählt werden. Sie befindet sich bevorzugt auf einem Durchflusssubstrat und nimmt hier eine Länge von mindestens 10% und maximal 100%, mehr bevorzugt 20% - 90% äußerst bevorzugt 30% - 80% der Substratlänge ein. Wie oben schon angedeutet besteht eine erste Komponente des Katalysator zur Ver- minderung der Ammoniak-Emissionen aus Zeolithen und/oder Zeotypen zur Speiche- rung von Ammoniak. Prinzipiell sind dem Fachmann die hierfür zur Verfügung stehenden Zeolithe und Zeotype aus dem Dieselsektor bekannt. Die Arbeitsweise der Zeolithe bzw. Zeotype beruht dabei darauf, dass sie Ammoniak in Betriebszuständen des Abgasreini- gungssystems zwischenspeichern können, in denen Ammoniak z.B. durch Überreduk- tion von Stickoxiden über einem anstromseitig verbauten Dreiwegekatalysator entsteht, dieses aber nicht von weiteren herkömmlichen Dreiwegekatalysatoren umgesetzt wer- den kann, beispielsweise wegen des Mangels an Sauerstoff oder ungenügenden Be- triebstemperaturen. Der so gespeicherte Ammoniak kann dann bei verändertem Be- triebszustand des Abgasreinigungssystems ausgespeichert und anschließend oder di- rekt umgesetzt werden, beispielsweise dann, wenn genügend Sauerstoff oder Stickoxide vorhanden sind. Eine weitere bekannte Eigenschaft der ionenausgetauschten großporigen Zeolithe ist ihre Fähigkeit, Kohlenwasserstoffe einzuspeichern, was dem formulierten Ammoniak- speicher die Eigenschaften einer sogenannten Kohlenwasserstofffalle verleiht. Während des Kaltstarts können so ankommende Kohlenwasserstoffe eingefangen werden,
welche bei höherer Temperatur dann desorbieren und über den vorhandenen dann ak- tiven Dreiwegekatalysatoren oder Oxidationskatalysatoren umgesetzt werden können. Zeolithe und Zeotype sind erfindungsgemäß in der ersten Komponente des Katalysators zur Verminderung der Ammoniak-Emissionen zugegen. Gemäß der Klassifizierung der IZA (https://europe.iza-structure.org/IZA-SC/ftc_table.php), der internationalen Zeo- lithvereinigung, können Zeolithe bzw. Zeotype in unterschiedliche Klassen eingeteilt wer- den. Danach werden Zeolithe z.B. gemäß ihres Kanalsystems und ihrer Gerüststruktur unterteilt. Beispielsweise werden Laumontit und Mordenit den Zeolithen zugeordnet, die über ein eindimensionales System von Kanälen verfügen. Ihre Kanäle haben keine Ver- bindung untereinander. Zeolithe mit zweidimensionalem Kanalsystem zeichnen sich dadurch aus, dass ihre Kanäle untereinander in einer Art schichtförmigem System ver- bunden sind. Eine dritte Gruppe weist eine dreidimensionale Gerüststruktur auf mit schichtübergreifenden Verbindungen der Kanäle untereinander. In der vorliegenden Er- findung kommen vorzugsweise zwei- und/oder dreidimensionale Zeolithe bzw. Zeotype zum Einsatz [Ch. Baerlocher, W.M. Meier and D.H. Olson, Atlas of Zeolite Framework Types, Elsevier, 2001]. Unter dem Begriff „Zeolith“ versteht man erfindungsgemäß poröse Materialien mit einer Gitterstruktur aus eckenverknüpften AlO4- und SiO4-Tetraedern gemäß der allgemeinen Formel (W.M. Meier, Pure & Appl. Chem., Vol.58, No.10, pp.1323-1328, 1986): Mm/z [m AlO2 * n SiO2] * q H2O Die Struktur eines Zeolithen umfasst somit ein aus Tetraedern aufgebautes Netzwerk, das Kanäle und Hohlräume umschließt. Man unterscheidet natürlich vorkommende und synthetisch hergestellte Zeolithe. Unter dem Begriff „Zeotyp“ wird eine zeolithähnliche Verbindung verstanden, die denselben Strukturtyp aufweist, wie eine natürlich vorkom- mende oder eine synthetisch hergestellte Zeolithverbindung, die sich von solchen jedoch dadurch unterscheidet, dass die entsprechende Käfigstruktur nicht ausschließlich aus Aluminium- und Siliziumgerüstatomen aufgebaut ist. In solchen Verbindungen werden die Aluminium- und/oder Siliziumgerüstatome anteilig durch andere drei-, vier- oder fünf- wertige Gerüstatome wie beispielsweise B(III), Ga(III), Ge(IV), Ti(IV) oder P(V) ersetzt. In der Praxis am häufigsten zur Anwendung kommt der Ersatz von Aluminium- und/oder Siliziumgerüstatomen durch Phosphoratome, beispielsweise in den Siliziumaluminiump- hosphaten oder in den Aluminiumphosphaten, die in Zeolithstrukturtypen kristallisieren.
Beispiele geeigneter Zeolithe kommen aus der Gruppe der zweidimensionalen oder drei- dimensionalen Zeolithe/Zeotype. Bevorzugt gehören sie den Strukturtypen ACO, AEI, AEN, AFN, AFT, AFX, ANA, APC, APD, ATT, BEA, BIK, CDO, CHA, DDR, DFT, EAB, EDI, EPI, ERI, ESV, ETL, FER, GIS, GOO, IHW, ITE, ITW, LEV, KFI, MER, MON, NSI, OWE, PAU, PHI, RHO, RTH, SAT, SAV, SIV, THO, TSC, UEI, UFI, VNI, YUG, ZON an. Besonders bevorzugt ist, wenn die Zeolithe bzw. Zeotype in dem erfindungsgemäßen Autoabgaskatalysator ausgewählt sind aus der Gruppe AEI, AFT, AFX, CHA, DDR, ERI, ESV, ETL, FER, KFI, LEV, UFI und den entsprechenden Zeotypen dieser Strukturtypen, wie z.B: SAPO. Es können auch Mischungen derselben vorliegen. Zeolithe bzw. Zeotype können auch hinsichtlich ihrer Porenstruktur klassifiziert werden. Es wird unterschieden hinsichtlich kleinporiger, mittelporiger und großporiger Zeolithe. Von akademischen Interesse sind die extra-großporigen Zeolithe. Kleinporige Zeolithe sind solche mit einer größten Ringgröße von 8 Tetraeder-Atomen. Großporige Zeolithe besitzen eine oberste Ringgröße von 12 Tetraeder-Atomen (https://en.wikipe- dia.org/w/index.php?title=Zeolite&oldid=1103217432 sowie dort zitierter Literatur). Als kleinporige Zeolithe oder Zeotype zum Speichern von Ammoniak kommen ganz beson- ders bevorzugt CHA, AEI, AFX, BIK, DDR, ERI, LEV oder LTA zum Einsatz. Äußerst bevorzugt ist CHA in diesem Zusammenhang. Großporige Zeolithe oder Zeotype zum Speichern von Ammoniak sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus BEA, FAU oder MOR. Bevorzugt ist BEA in diesem Zusammenhang. Wie vorne schon erwähnt sind auch im Zusammenhang mit der HC-Speicherung großporige Zeolithe oder Zeotype besonders zu bevorzugen. Die Alterungsstabilität der verwendeten Zeolithe bzw. Zeotype im Abgasstrang von über- wiegend stöchiometrisch verbrennenden Motoren ist vorliegend besonders im Fokus, da hier gemeinhin höhere Temperaturen als in einem mager verbrennenden Motor vorherr- schen. Insofern sind solche Materialien gewünscht, welche den teils sehr hohen und stark wechselnden hydrothermalen Bedingungen möglichst lange standhalten können. Auf der anderen Seite ist aber auch die Abgaszusammensetzung eine andere verglichen mit Magermotorenabgas. Die Konzentration insbesondere von Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid, welche am erfindungsgemäßen Katalysator ankommen, sind zum einen höher als bei Magermotoren und die Zusammensetzung wechselt auch je nach Fahr- weise um den stöchiometrischen Bereich herum (fett/mager-Wechsel). Die hydrother- male Temperaturstabilität von Zeolithen und Zeotypen ist demnach besonders gefragt. Bevorzugt besitzen die Zeolithe einen SAR-Wert (silica-to-alumina-ratio) bzw. die
Zeotype einen diesem Wert entsprechendes Verhältnis von > 15 bis < 45, ganz bevor- zugt von > 25 bis < 40. Äußerst bevorzugt ist ein Bereich von 28 – 38 in diesem Zusam- menhang. Zur Berechnung des SAR-Wertes wird bei Zeolithen die Menge an im Gerüst verbleibenden Siliziumatomen zu den Substitutionsatomen ins Verhältnis gesetzt. Es ergibt sich hieraus die Anzahl der negativen Ladungen im Grundkörper und damit ein Maß für die aufzunehmende Anzahl an Gegenionen, bis Elektroneutralität hergestellt ist. Für Zeotype ist ein entsprechendes Verhältnis bestimmbar. Erfindungsgemäß ist der eingesetzte Zeolith oder Zeotyp mit Übergangsmetallionen io- nenausgetauscht. Letztere sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Eisen und/oder Kupfer. Eisen ist besonders bevorzugt, da er im Vergleich zu Kupfer weniger oxidierend auf Ammoniak wirkt. Diese Verbindungen besitzen die Möglichkeit, im Abgas vorhandene Stickoxide und den eingespeicherten Ammoniak im Mageren zu Stickstoff zu komproportionieren. In diesem Fall wirkt der beschriebene Zeolith bzw. Ze- otyp wie ein Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) (siehe WO2008106518A2, WO2017187344A1, US2015290632AA, US2015231617AA, WO2014062949A1, US2015231617AA). Unter SCR-Fähigkeit wird vorliegend die Fä- higkeit verstanden, selektiv NOx und NH3 im mageren Abgas in Stickstoff umzuwandeln. Die vorteilhafter Weise im Katalysator zur Verminderung der Ammoniak-Emissionen vor- kommenden Metalle, wie Eisen und/oder Kupfer sind in der ersten Komponente in einem bestimmten Anteil vorhanden. Dieser liegt bei 0,4 – 10, mehr bevorzugt 0,8 – 7 und ganz bevorzugt 1,5 – 5,0 Gew.-% an der ersten Komponente. Das Eisen- und/oder Kupfer- zu-Aluminiumverhältnis liegt zwischen 0,15 – 0,8, vorzugsweise zwischen 0,2 – 0,5 und ganz bevorzugt zwischen 0,3 – 0,5 für Zeolithe. Für den Zeotypen gilt ein entsprechen- des Verhältnis für die dort zur Verfügung stehenden Austauschplätze. Die Metalle liegen dabei zumindest teilweise in ionenausgetauschter Form in den Zeolithen bzw. Zeotypen vor. Vorzugsweise werden bereits ionenausgetauschte Zeolithe bzw. Zeotype in die erste Komponente eingebracht. Es kann jedoch auch sein, dass die Zeolithe bzw. Zeo- type mit z.B. einem Bindemittel und einer Lösung der Metallionen in einer Flüssigkeit, bevorzugt Wasser, zusammengebracht werden und dann (vorzugsweise sprüh-) ge- trocknet werden. Hier finden sich dann gewisse Anteile der Metalle in Form der Oxide auch auf dem Bindemittel wieder. Beide Vorgehensweisen sind möglich. Die erste Komponente kann bevorzugt neben den Zeolithen bzw. Zeotypen weitere nicht katalytisch aktive Komponenten aufweisen, wie z.B. Bindemittel. Als Bindemittel sind
beispielsweise nicht oder nur wenig katalytisch aktive temperaturstabile Metalloxide, wie SiO2, Al2O3 und ZrO2, geeignet. Der Fachmann weiß, welche Materialien hier in Frage kommen. Der Anteil solcher Binder in der ersten Beschichtung kann beispielsweise bis zu 15 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 10 Gew.-% an der Beschichtung ausmachen. Auch das Bindemittel kann die oben angegebenen Übergangsmetalle, insbesondere Eisen und/oder Kupfer, aufweisen. Bindemittel sind dazu geeignet, ein stärkeres Anhaften der Beschichtung auf einem Träger oder einer weiteren Beschichtung zu gewährleisten. Hierzu ist eine bestimmte Partikelgröße der Metalloxide im Bindemittel vorteilhaft. Diese kann vom Fachmann entsprechend eingestellt werden. Die im Rahmen dieser Erfindung angesprochene Ammoniakspeicherfähigkeit bzw. -ka- pazität wird als Quotient aus gespeicherter Masse Ammoniak pro Liter Katalysatorträ- gervolumen angegeben. Durch die Zeolithe bzw. Zeotype sollte die Ammoniakspeicher- fähigkeit der ersten Komponente des Abgasreinigungssystems auf mindestens 0,25 g Ammoniak pro L Trägervolumen erhöht werden (gemessen im Frischzustand). Insge- samt sollte die Speicherkapazität der eingesetzten Ammoniakspeicherkomponenten ausreichen, damit im System zwischen 0,25 und 10,0 g NH3 pro Liter Trägervolumen, bevorzugt zwischen 0,5 und 8,0 g NH3 pro Liter Trägervolumen und besonders bevor- zugt zwischen 0,5 und 5,0 g NH3/Liter Trägervolumen Ammoniak gespeichert werden kann (immer bezogen auf den Frischzustand). Die Zeolithe bzw. Zeotype sind in einer ausreichenden Menge im Katalysator zur Verminderung der Ammoniak-Emissionen vor- handen. Die Bestimmung der Ammoniakspeicherfähigkeit ist weiter hinten dargestellt. Die zweite Komponente besteht aus einem OSC-freien Edelmetallkatalysator und/oder einem OSC-haltigen Edelmetallkatalysator. Die zweite Komponente kann ggf. auch die oben für die erste Komponente dargestellten Bindemittel aufweisen. Unter Edelmetall werden insbesondere die Platingruppenmetalle Platin, Palladium und Rhodium verstan- den. Demgemäß sind die Edelmetalle im OSC-freien bzw. OSC-haltigen Edelmetallka- talysator bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Palladium, Platin, Rho- dium. OSC bedeutet Oxygen Storage Component - Sauerstoffspeicherkomponente. Ein OSC-haltiger Edelmetallkatalysator weist demnach Sauerstoffspeichermaterialien auf. Der OSC-freie Edelmetallkatalysator weist hingegen im Wesentlichen keine den Sauer- stoff im Abgas des Verbrennungsmotors speichernde Funktion auf. Insbesondere weist diese Komponente Sauerstoffspeichermaterialien, insbesondere Cer-Zirkonium- Mischoxide, von weniger als 10 g/L, bevorzugt weniger als 5 g /L und ganz bevorzugt
weniger als 2 g/L Trägervolumen. Als Speichermaterial wird die gesamte Menge an z.B. Cer- oder Cer-Zirkonium-Mischoxiden angesehen, samt der vorhandenen Dotierungs- elemente. Entsprechende OSC-freie Edelmetallkatalysatoren haben die Befähigung im schon leicht mageren Abgas eines überwiegend stöchiometrisch betriebenen Verbrennungs- motors oxidativ auf die vorhandenen Stoffe (NH3, HC, CO) zu wirken. Diese Komponente ist dabei bevorzugt so ausgelegt, dass sie bei entsprechend niedrigen Temperaturen schon aktiv wird. Der im Zeolith bzw. Zeotyp eingespeicherte Ammoniak wird hier über diese Komponente bevorzugt in nichtschädlichen Stickstoff umgewandelt. Die Oxidati- onswirkung sollte nicht zu groß sein, da ansonsten aus der Ammoniakoxidation ein ge- wisser Anteil an dem starken Treibhausgas N2O gebildet wird. Die Oxidationswirkung kann beispielsweise über den Gehalt an Pt und/oder das Pt:Pd/Rh-Verhältnis geregelt werden. Die zweite Komponente in Form eines OSC-freien Edelmetallkatalysators weist dem- nach Materialien auf, die oxidativ auf u.a. Ammoniak wirken. Normalerweise enthält diese Komponente ein temperaturstabiles, hochoberflächiges Metalloxid und mindes- tens ein Edelmetall ausgewählt aus der Gruppe Rhodium, Platin und Palladium. Der Ge- samtedelmetallgehalt dieser Komponente beträgt vorzugsweise von 0,015 – 5 g/L, mehr bevorzugt von 0,035 – 1,8 g/L und besonders bevorzugt von 0,07 – 1,2 g/L Trägervolu- men. Für den Einsatz in dieser oxidativ auf Ammoniak wirkenden Komponente bieten sich insbesondere die Edelmetalle Platin oder Palladium, oder Platin und Palladium zu- sammen an. Dabei kann der Fachmann vorzugsweise wählen, ob er das stark oxidativ wirkende Platin alleine oder ggf. in Verbindung mit Palladium in der zweiten Komponente einsetzt. Kommt Platin und/oder Palladium zum Einsatz, so sollte sich ersteres im Be- reich von 0,015 – 1,42 g/L, mehr bevorzugt 0,035 – 0,35 g/L Trägervolumen in der Be- schichtung befinden. Palladium kann bei Vorhandensein in der Beschichtung zwischen 0,015 – 1,42 g/L, bevorzugt 0,035 – 0,35 g/L Trägervolumen zugegen sein. Das Ge- wichtsverhältnis von Platin zu Palladium sollte zwischen 1:0 und 1:5, mehr bevorzugt 1:0 und 1:4 und ganz bevorzugt 1:0 und 1:2 betragen. Die Edelmetalle in der OSC-freien zweiten Komponente sind wie gesagt auf einem oder mehreren temperaturstabilen, hochoberflächigen Metalloxiden als Trägermaterialien fi- xiert. Als Trägermaterialien kommen alle dem Fachmann für diesen Zweck geläufigen Materialien in Betracht. Solche Materialien sind insbesondere Metalloxide mit einer BET-
Oberfläche von 30 bis 250 m2/g, bevorzugt von 100 bis 200 m2/g (bestimmt nach DIN 66132 – neueste Fassung am Anmeldetag). Besonders geeignete Trägermaterialien für die Edelmetalle sind ausgewählt aus der Reihe bestehend aus Aluminiumoxid, dotiertes Aluminiumoxid, Siliziumoxid, Titandioxid und Mischoxiden aus einem oder mehreren da- von. Dotierte Aluminiumoxide sind beispielsweise Lanthanoxid-, Zirkoniumoxid-, Bari- umoxid- und/oder Titanoxid-dotierte Aluminiumoxide. Mit Vorteil wird Aluminiumoxid oder Lanthan-stabilisiertes Aluminiumoxid eingesetzt, wobei im letztgenannten Fall Lan- than in Mengen von insbesondere 1 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 3 bis 6 Gew.-%, jeweils berechnet als La2O3 und bezogen auf das Gewicht des stabilisierten Aluminiumoxides, verwendet wird. Auch im Fall von mit Bariumoxid dotiertem Aluminiumoxid ist der Anteil an Bariumoxid insbesondere 1 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 3 bis 6 Gew.-%, jeweils be- rechnet als BaO und bezogen auf das Gewicht des stabilisierten Aluminiumoxides. Ein weiteres geeignetes Trägermaterial ist Lanthan-stabilisiertes Aluminiumoxid, dessen Oberfläche mit Lanthanoxid, mit Bariumoxid und/oder mit Strontiumoxid beschichtet ist. Diese Komponente umfasst bevorzugt mindestens ein Aluminiumoxid oder dotiertes Alu- miniumoxid. Vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang insbesondere La-stabilisiertes ^- Aluminiumoxid mit einer Oberfläche von 100 bis 200 m2/g. Solches aktives Alumini- umoxid ist in der Literatur vielfach beschrieben und am Markt erhältlich. Der Katalysator zur Verminderung der Ammoniak-Emissionen weist alternativ oder ku- mulativ zum OSC-freien Edelmetallkatalysator einen OSC-haltigen Edelmetallkatalysa- tor auf. Hier sind neben den Edelmetallen und den eben genannten temperaturstabilen, hochoberflächigen Metalloxiden auch Sauerstoffspeichermaterialien im Edelmetallkata- lysator vorhanden (OSC-haltig). Als Sauerstoffspeichermaterialien werden durchweg Cer- oder Cer-Zirkonium-Mischoxide (siehe weiter unten) verwendet. Demzufolge zeich- net sich ein OSC-haltiger Edelmetallkatalysator durch das Vorhandensein einer be- stimmten Menge an diesen Sauerstoffspeichermaterialien aus. Insbesondere weist diese Komponente Sauerstoffspeichermaterialien in einer Menge von mehr als 10 g/L, bevorzugt mehr als 20 g /L und ganz bevorzugt mehr als 25 g/L Trägervolumen. Hierbei wird das gesamte Cer-Zirkonium-Mischoxid mit all seinen Bestandteilen eingerechnet. Entsprechende OSC-haltige Edelmetallkatalysatoren haben die Befähigung im schon leicht fetten Abgas eines überwiegend stöchiometrisch betriebenen Verbrennungsmo- tors oxidativ auf die vorhandenen Stoffe (NH3, HC, CO) zu wirken. Diese Komponente ist dabei bevorzugt so ausgelegt, dass sie bei entsprechend niedrigen Temperaturen schon aktiv wird. Der im Zeolith bzw. Zeotyp eingespeicherte Ammoniak wird hier über
diese Komponente bevorzugt in nichtschädlichen Stickstoff umgewandelt. Die Oxidati- onswirkung sollte nicht zu groß sein, da ansonsten aus der Ammoniakoxidation ein ge- wisser Anteil an dem starken Treibhausgas N2O gebildet wird. Die Edelmetalle im OSC-haltigen Edelmetallkatalysator sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Palladium oder Rhodium oder Platin, Platin und Rho- dium, Palladium und Rhodium bzw. Palladium und Rhodium und Platin zusammen. Be- vorzugt handelt es sich bei diesem Katalysator um eine mit dreiwegekatalytischer Fähig- keit ausgestattete Beschichtung. Diese weist besonders bevorzugt Edelmetalle ausge- wählt aus der Gruppe Platin und Rhodium, Palladium und Rhodium, vorzugsweise Rho- dium alleine auf. In dem OSC-haltigen Edelmetallkatalysator können die Edelmetalle nur auf den temperaturstabilen, hochoberflächigen Trägermaterialien abgeschieden vorlie- gen. Bevorzugt ist jedoch, wenn die Edelmetalle sowohl auf den genannten Trägerma- terialien als auch auf den Sauerstoffspeichermaterialien abgeschieden vorliegen. Sofern Rhodium in dieser Komponente vorhanden ist (ob alleine oder in Kombination mit den anderen vorher genannten Edelmetallen), sollte sich dieses vorzugsweise im Be- reich von 0,035 – 1,0 g/L, mehr bevorzugt 0,1 – 0,35 g/L Trägervolumen in der jeweiligen Komponente befinden. Sofern Palladium und/oder Platin ebenfalls in dieser Komponente vorhanden sind, gelten die oben für die OSC-freien Edelmetallkatalysatoren genannten Bereiche für diese Metalle. Geeignete dreiwegekatalytisch aktive Beschichtungen sind beispielsweise in DE102013210270A1, DE102020101876A1, EP3247493A1, EP3727655A1 beschrieben. Moderne Ottomotoren werden unter Bedingungen mit einem diskontinuierlichen Verlauf der Luftzahl ^ betrieben. Sie unterliegen in definierter Weise einem periodischen Wech- sel der Luftzahl ^ und somit einem periodischen Wechsel von oxidierenden und reduzie- renden Abgasbedingungen. Dieser Wechsel der Luftzahl ^ ist in beiden Fällen wesent- lich für das Abgasreinigungsergebnis. Hierzu wird der Lambdawert des Abgases mit sehr kurzer Zyklenzeit (ca.0,5 bis 5 Hertz) und einer Amplitude ^ ^ von 0,005 ^ ^ ^ ^ 0,05 um den Wert ^ = 1 (reduzierende und oxidierende Abgasbestandteile liegen in stöchiomet- rischem Verhältnis zueinander vor) geregelt. Aufgrund der dynamischen Betriebsweise des Motors im Fahrzeug treten zudem Abweichungen von diesem Zustand auf. Damit sich die genannten Abweichungen vom stöchiometrischen Punkt nicht nachteilig auf das Abgasreinigungsergebnis bei Überleiten des Abgases über den Dreiwegekatalysator auswirken, gleichen im Katalysator enthaltene Sauerstoffspeichermaterialien diese
Abweichungen bis zu einem gewissen Grad aus, indem sie Sauerstoff nach Bedarf aus dem Abgas aufnehmen oder ins Abgas abgeben (Catalytic Air Pollution Control, Com- mercial Technology, R. Heck et al., 1995, S.90). In den OSC-haltigen Edelmetallkatalysatoren (wie in moderne Dreiwegekatalysatoren) befinden sich daher Sauerstoffspeichermaterialien, insbesondere Cer oder Ce/Zr- Mischoxide. Das Masseverhältnis von Ceroxid zu Zirkoniumoxid kann in diesen Mischoxiden in weiten Grenzen variieren. Es beträgt beispielsweise 0,1 bis 1,5, bevor- zugt 0,15 bis 1 oder 0,2 bis 0,9. Bevorzugte Cer/Zirkonium-Mischoxide umfassen ein oder mehrerer Seltenerdmetalloxide und können somit als Cer/Zirkonium/Seltenerdme- tall-Mischoxide bezeichnet werden. Der Begriff „Cer/Zirkonium/Seltenerdmetall- Mischoxid“ im Sinne der vorliegender Erfindung schließt physikalische Mischungen aus Ceroxid, Zirkoniumoxid und Seltenerdoxid aus. Vielmehr sind „Cer/Zirkonium/Seltener- dmetall-Mischoxide“ durch eine weitgehend homogene, dreidimensionale Kristallstruktur gekennzeichnet, die idealerweise frei ist von Phasen aus reinem Ceroxid, Zirkoniumoxid bzw. Seltenerdoxid (sogenannte feste Lösung). Je nach Herstellungsverfahren können aber auch nicht vollständig homogene Produkte entstehen, die in der Regel ohne Nach- teil verwendet werden können. Analoges gilt für Cer/Zirkonium-Mischoxide, die kein Sel- tenerdmetalloxid enthalten. Im Übrigen umfasst der Begriff Seltenerdmetall bzw. Selte- nerdmetalloxid im Sinne vorliegender Erfindung kein Cer bzw. kein Ceroxid. Als Selten- erdmetalloxide in den Cer/Zirkonium/Seltenerdmetall-Mischoxiden kommen beispiels- weise Lanthanoxid, Yttriumoxid, Praseodymoxid, Neodymoxid und/oder Samariumoxid in Betracht. Bevorzugt sind Lanthanoxid, Yttriumoxid und/oder Praseodymoxid. Beson- ders bevorzugt als Seltenerdmetalloxide sind Lanthanoxid und/oder Yttriumoxid und ganz besonders bevorzugt ist das gemeinsame Vorliegen von Lanthanoxid und Yttri- umoxid, Yttriumoxid und Praseodymoxid, sowie Lanthanoxid und Praseodymoxid im Cer/Zirkonium/Seltenerdmetall-Mischoxid. In einer bevorzugten Ausführungsform weist dieser Edelmetallkatalysator zwei unterschiedliche Cer/Zirkonium/Seltenerdmetall- Mischoxide, vorzugsweise eines mit La und Y dotiertes und eines mit La und Pr dotiertes auf. In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind die Sauerstoffspeicherkom- ponenten vorzugsweise frei von Neodymoxid. Der Anteil an Seltenerdmetalloxid(en) in den Cer/Zirkonium/Seltenerdmetall-Mischoxi- den liegt vorteilhaft bei 3 bis 20 Gew.-% bezogen auf das Cer/Zirkonium/Seltenerdme- tall-Mischoxid. Sofern die Cer/Zirkonium/Seltenerdmetall-Mischoxide als Seltenerdme- tall Yttriumoxid enthalten, so ist dessen Anteil bevorzugt 4 bis 15 Gew.-% bezogen auf
das Cer/Zirkonium/Seltenerdmetall-Mischoxid. Sofern die Cer/Zirkonium/Seltenerdme- tallmischoxide als Seltenerdmetall Praseodymoxid enthalten, so ist dessen Anteil bevor- zugt 2 bis 10 Gew.-% bezogen auf das Cer/Zirkonium/Seltenerdmetall-Mischoxid. Sofern die Cer/Zirkonium/Seltenerdmetall-Mischoxide als Seltenerdmetall Lanthanoxid und ein weiteres Seltenerdoxid enthalten, wie zum Beispiel Yttriumoxid oder Praseodymoxid, so ist deren Massenverhältnis insbesondere 0,1 bis 1,25, bevorzugt 0,1 bis 1. Üblicherweise enthält dieser Edelmetallkatalysator Sauerstoffspeichermaterialien in Mengen von 10 bis 120 g/l, bezogen auf das Volumen des Trägers bzw. Substrates. Die OSC-haltigen Edelmetallkatalysatoren weisen ebenfalls die für die OSC-freien Edel- metallkatalysatoren genannten temperaturstabilen, hochoberflächigen Trägermateria- lien und zusätzlich zu diesen den Sauerstoff speichernde Materialien auf. Das Masse- verhältnis von temperaturstabilen, hochoberflächigen Trägermaterialien und Sauer- stoffspeicherkomponenten in dieser Komponente beträgt üblicherweise 0,25 bis 1,5, bei- spielsweise 0,3 bis 1,3. In einer beispielhaften Ausführungsform beträgt das Gewichts- verhältnis der Summe der Massen aller Trägermaterialien, wie z.B. Aluminiumoxide (ein- schließlich dotierter Aluminiumoxide) zur Summe der Massen aller Cer/Zirkonium- Mischoxide im OSC-haltigen Edelmetallkatalysator beträgt 10:90 bis 75:25, bevorzugt 20:80 bis 65:35. Die erste und die zweite Komponente bilden vorzugsweise einen Ammoniakspeicher und eine Funktion zur Oxidation von Ammoniak zu Stickstoff ab (z.B. wie in WO2008106523A2). Sofern zur Oxidation des eingespeicherten Ammoniaks nicht ge- nügend Stickoxide im System vorhanden sein sollten, kann der Ammoniak über der zwei- ten Komponente auch mit vorhandenem Sauerstoff zu Stickstoff umgesetzt werden. In beiden Fällen erfolgt möglichst keine Abgabe von Ammoniak oder N2O an die Umwelt. Im weitesten Sinne können daher die erste Komponente und die zweite Komponente des Katalysator zur Verminderung der Ammoniak-Emissionen bevorzugt aus einer am- moniakspeichernden Beschichtung gepaart mit einer oxidativ auf Ammoniak wirkenden zweiten Beschichtung bestehen. Als solche liegen sie in einer homogenen Mischung auf dem Substrat vor. Die Komponenten werden vor dem Beschichten des Substrats ge- mischt und anschließend gemeinsam nach dem Fachmann bekannten Verfahren auf dieses aufgebracht. Die Länge der Beschichtung kann vom Fachmann im Rahmen der Erfindung frei gewählt werden.
Das vorliegende Abgassystem weist einen ersten Dreiwegekatalysator und einen abstromseitig positionierten Katalysator zur Verminderung der Ammoniak-Emissionen auf. Der erste Dreiwegekatalysator kann dabei die gleichen Bestandteile aufweisen wie der OSC-haltige Edelmetallkatalysator der zweiten Komponente. Bevorzugt ist er wie in DE102013210270A1, DE102020101876A1, EP3247493A1, EP3727655A1, vorzugs- weise wie in EP3247493A1 beschrieben aufgebaut. Abstromseitig bezeichnet die Tat- sache, dass der Abgasfluss zuerst den anstromseitigen Katalysator trifft und anschlie- ßend erst den abstromseitig positionierten. Für anstromseitig gilt das Umgekehrte. Es hat sich im Hinblick auf die Euro 7-Gesetzgebung als vorteilhaft erwiesen, wenn ein Abgassystem für einen überwiegend stöchiometrisch verbrennenden Motor ein Aggregat zum Filtern kleiner Ruß- und Aschepartikel aufweist. Bevorzugt ist demnach ein Abgas- system, dass zusätzlich einen ggf. katalytisch beschichteten GPF zwischen dem ersten Dreiwegekatalysator und dem Katalysator zur Verminderung der Ammoniak-Emissionen aufweist (Fig.6). GPF sind Gasoline Partikel Filter und sind dem Fachmann hinlänglich bekannt (EP3737491A1, EP3601755A1). Besonders bevorzugt ist ein Abgasdesign, bei dem der erste Dreiwegekatalysator und der GPF in motornaher Position verbaut sind. Motornah im Sinne der Erfindung bezeichnet einen Bereich im Abgasstrang, der sich in motornaher Position befinden, also ca.10 – 80 cm, vorzugsweise 20 – 60 cm vom Mo- torausgang entfernt. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Katalysator zur Verminderung der Ammoniak-Emissionen im Unterboden eines Fahrzeugs in Abgasrich- tung an letzter Stelle verbaut ist, so dass danach das Abgas dann an die Umgebungsluft abgegeben wird. Gleichfalls kann das Abgassystem noch weitere Abgasaggregate wie weitere Dreiwegekatalysatoren oder Kohlenwasserstoffspeicher (HC-Traps) oder Stick- oxidspeicher (LNT) aufweisen. Der Unterboden ist der Bereich unterhalb der Fahrerka- bine. In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform befindet sich zwischen dem ersten Drei- wegekatalysator und vor dem Katalysator zur Verminderung der Ammoniak-Emissionen im erfindungsgemäßen Autoabgassystem mindestens ein zweiter Dreiwegekatalysator (TWC). Die Dreiwegeaktivität ist weiter vorne schon beschrieben worden. Es wird explizit auf das dortige Bezug genommen, insbesondere was die Art und Menge der einzelnen Bestandteile anbelangt. Bei diesem Dreiwegekatalysator handelt es sich vorzugsweise um einen wie er im Stand der Technik beschrieben ist (DE102013210270A1, DE102020101876A1, EP3247493A1, EP3727655A1). Bei den TWCs sind gezonte oder
gelayerte Ausführungsformen mittlerweile der Normalfall. In einer weiter bevorzugten Ausführungsform besitzt im erfindungsgemäßen Autoabgassystem zumindest einer der zusätzlichen Katalysatoren mit Dreiwegeaktivität einen 2-Schichtaufbau mit zwei unter- schiedlichen Dreiwegebeschichtungen, vorzugsweise wie in EP3247493A1 beschrie- ben. Der eben beschriebene zumindest zweite Dreiwegekatalysator im erfindungsgemä- ßen Abgassystem kann im Unterboden des Fahrzeugs verbaut sein, er kann sich jedoch auch in motornaher Position befinden. Die Fülle an möglichen Euro 7 Systemen ist groß. So können pro Abgasstrang bis zu 4 Dreiwegekatalysatoren vor dem Katalysator zur Verminderung der Ammoniak-Emissionen vorhanden sein. In einer alternativen Ausführungsform befindet sich vor dem Katalysator zur Verminde- rung der Ammoniak-Emissionen mindestens ein zusätzlicher Dreiwegekatalysator und ein ggf. katalytisch beschichteter Wandflussfilter (GPF) im Abgassystem. Der Katalysa- tor zur Verminderung der Ammoniak-Emissionen befindet sich dabei im Unterboden be- vorzugt an letzter Stelle und in fluider Kommunikation mit dem oder den weiteren Kata- lysatoren bzw. dem Filter des Autoabgassystems. Bevorzugt weist das Autoabgassys- tem dabei keine zusätzliche Einspritzeinrichtung für Ammoniak oder eine Vorläuferver- bindung für Ammoniak auf. Möglich ist allerdings, dass sich im Abgasstrang aufstrom- seitig zum Katalysator zur Verminderung der Ammoniak-Emissionen oder aufstromseitig zum Wandflussfilter eine Zugabeeinheit für Sekundärluft befindet (analog WO2019219816). In einem weiteren Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Verminderung schädlichen Abgasbestandteile von überwiegend stöchiometrisch betrie- benen Verbrennungsmotoren, insbesondere fremdgezündeten Benzinmotoren, bei dem das Abgas über ein erfindungsgemäßes Abgassystem geleitet wird. Es sei darauf hin- gewiesen, dass die bevorzugten Ausführungsformen des Autoabgassystems mutatis mutandis auch für das vorliegende Verfahren gelten. Die vorliegende Erfindung richtet sich auf ein Abgasreinigungssystem insbesondere für stöchiometrisch betriebene Verbrennungsmotoren. Es gibt Betriebspunkte eines stöchi- ometrisch verbrennenden Motors, bei dem ein fettes Abgas innerhalb eines bestimmten Temperaturintervalls erzeugt wird. Das kann dazu führen, dass über einem Dreiwege- katalysator ankommende Stickoxide überreduziert werden zu Ammoniak. Dieser Ammo- niak sollte nicht an die Umwelt abgegeben werden. Der Ammoniak wird daher über dem Katalysator zur Verminderung der Ammoniak-Emissionen eingespeichert und
anschließend bei leicht oxidierenden Bedingungen zu Stickstoff oxidiert werden. Dabei muss auch hier darauf geachtet werden, dass möglichst keine Überoxidation zu N2O stattfindet. Selbst nach intensiver Alterung zeigt sich das Abgassystem robust genug, um die Euro 7-Anforderungen vollständig zu erfüllen. Insbesondere kann als Überra- schung gelten, dass die hier propagierten Katalysatoren nicht in Schichten auf eine Sub- strat aufgetragen werden müssen, sondern als homogene Mischung in einer Schicht. Dies hat den Vorteil der einfacheren Herstellung. Trotzdem wird ein guter Umsatz der schädlichen Abgasbestandteile auch nach harten Alterungsbedingungen erreicht. Dies verspricht eine lange aktive Lebensdauer des anvisierten Abgassystems.
Figuren: Fig.1: Chart zur Erläuterung der Messung der Ammoniakspeicherfähigkeit. Fig.2: Katalysator zur Verminderung der Ammoniak-Emissionen (1), Beschichtung mit Zeolithen oder Zeotypen zur Speicherung von Ammoniak (2) und einer Beschichtung mit einem OSC-freien Edelmetallkatalysator und/oder einem OSC-haltigen Edelmetallkata- lysator (3). Fig.3: Schematische Darstellung der in Unterboden-Position getesteten Katalysatoren. Fig.4: Emissionswerte für die Katalysatoren A, B und C im Vergleich. Fig.5: Selektivität des NH3-Umsatzes zu N2O für die Katalysatoren A, B und C im Ver- gleich. Fig.6: Erfindungsgemäßes Abgassystem mit motornahem Dreiwegekatalysator (A), motornahem GPF (B) und folgendem Katalysator zur Verminderung der Ammoniak- Emissionen (C).
Beispiele: A. Bestimmung der Ammoniakspeicherkapazität Diese wird experimentell in einem Strömungsrohrreaktor bestimmt. Zur Vermeidung von unerwünschter Ammoniakoxidation am Reaktormaterial wird ein Reaktor aus Quarzglas verwendet. Aus dem Bereich des Katalysators, dessen Ammoniakspeicherkapazität be- stimmt werden soll, wird ein Bohrkern als Prüfling entnommen. Bevorzugt wird ein Bohr- kern mit 1 Zoll Durchmesser und 3 Zoll Länge als Prüfling entnommen. Der Bohrkern wird in den Strömungsrohrreaktor eingesetzt und bei einer Temperatur von 600 °C in einer Gasatmosphäre aus 500 ppm Stickstoffmonoxid, 5 Vol.-% Sauerstoff, 5 Vol.-% Wasser und Rest Stickstoff mit einer Raumgeschwindigkeit von 30000 h-1 für 10 Minuten konditioniert. Anschließend wird in einem Gasgemisch aus 0 Vol.-% Sauerstoff, 5 Vol.-% Wasser und Rest Stickstoff mit einer Raumgeschwindig- keit von 30000 h-1 die Messtemperatur von 200 °C angefahren. Nach Stabilisierung der Temperatur wird die NH3-Speicherphase durch Aufschalten eines Gasgemisches aus 450 ppm Ammoniak, 0 Vol.-% Sauerstoff, 5 Vol.-% Wasser und Rest Stickstoff mit einer Raumgeschwindigkeit von 30000 h-1 eingeleitet. Dieses Gasgemisch bleibt so lange auf- geschaltet, bis abströmseitig vom Prüfling eine stationäre Ammoniakdurchbruchskon- zentration verzeichnet wird. Die auf dem Prüfling eingespeicherte Masse an Ammoniak wird aus der aufgezeichneten Ammoniak-Durchbruchskurve durch Integration vom Start der NH3-Speicherphase bis zum Erreichen der Stationarität unter Einbeziehung der ge- messenen stationären NH3-Durchbruchskonzentration sowie dem bekannten Volumen- fluss berechnet (schraffierte Fläche in der Figur 1). Die Ammoniakspeicherkapazität wird berechnet als Quotient aus der eingespeicherten Masse an Ammoniak, geteilt durch das Volumen des getesteten Bohrkerns. B. Herstellung der ammoniakspeichernden SCR-Schichten B1. Herstellung des Fe-beladenen Zeolithen: Der Zeolith CHA (SAR=25) wurde mit Hilfe eines Incipient-Wetness-Verfahrens mit einer Eisen(III)-nitrat-Lösung in einem Feststoffmischer mit Eisen belegt. Anschließend er- folgte eine Behandlung im Ofen für 8 h bei 120 ℃ und für 2 h bei 550 ℃ in Luft. Für den
Zeolith vom Strukturtyp Chabasit wurde eine Zusammensetzung mit 4.0 wt-% Fe2O3 be- zogen auf die Gesamtmasse aus Zeolith und Fe2O3 hergestellt. B2. Herstellung der eisenhaltigen SCR-Beschichtung (1) Die Beschichtung mit einem Fe-beladenen Zeolithen erfolgte nach gemeinsamer Mah- lung mit Nyacol®-AL20-Binder auf einem Cordierit-Substrat mit der gewünschten Washcoat Beladung (88% Zeolith, 12% Binder). B3. Herstellung des platinhaltigen SiO2/Al2O3-Washcoats (2) Ein Silizium-Aluminium-Mischoxid, das aus 95 Gew.-% Aluminiumoxid und 5% Silizi- umoxid besteht, wurde in Wasser suspendiert. Die so erhaltene Suspension wurde nach Einstellung des pH-Wertes auf 7.6 ±0.4 unter ständigem Rühren mit einer Platin-Lösung versetzt. Die resultierende Lösung wurde gemahlen und mit Ammoniumacetat stabili- siert. B4. Herstellung der homogenen Beschichtungen aus den Washcoats (1) und (2) Die Washcoats (1) und (2) wurden im angestrebten Verhältnis miteinander gemischt und linear gemahlen. Die resultierende Beschichtungssuspension wurde direkt zur Beschich- tung eines handelsüblichen Substrats eingesetzt, wobei die Beschichtung über 100% der Substratlänge erfolgte. Der auf diese Weise beschichtete Träger wurde bei 90 °C getrocknet, für 15 min bei 350 °C kalziniert und anschließend für 2 h bei 600 °C in Luft getempert. Die Gesamtbeladung des Washcoats auf dem Katalysator betrug 189.8 g/L, die Edelmetallbeladung 0.106 g/L. Auf den so beschichteten Träger kann gegebenen- falls eine weitere Schicht als Top-Layer aufgebracht werden. C. Herstellung der edelmetallhaltigen Beschichtungen mit TWC-Aktivität Mit Lanthanoxid stabilisiertes Aluminiumoxid wurde zusammen mit einer Sauerstoffspei- cherkomponente, die 24 Gew.-% Ceroxid, 60 Gew.-% Zirkoniumoxid, 3.5 Gew.-% Lan- thanoxid und 12.5 Gew.-% Yttriumoxid umfasste, und Lanthanacetat als zusätzlicher Lanthanoxidquelle in Wasser suspendiert. Das Gewichtsverhältnis von Aluminiumoxid zu Sauerstoffspeicherkomponente zu zusätzlichem Lanthanoxid betrug 43.6:55.7:0.7. Die so erhaltene Suspension wurde anschließend unter ständigem Rühren mit einer Rhodiumnitrat-Lösung versetzt. Die resultierende Beschichtungssuspension wurde di- rekt zur Beschichtung eines handelsüblichen Substrats eingesetzt, wobei die
Beschichtung über 100% der Substratlänge erfolgte. Die Gesamtbeladung dieses Washcoats auf dem Katalysator betrug 122 g/L, die Edelmetallbeladung 0.177 g/L (5 g/ft3). Der so erhaltene beschichtete Katalysator wurde getrocknet und anschließend kal- ziniert. Auf den nun beschichteten Träger kann gegebenenfalls eine edelmetallfreie Schicht als Top-Layer aufgebracht werden. Es wurden Katalysatoren wie in Fig.3 schematisch gezeigt nach dem Fachmann gängi- gen Verfahren hergestellt. E. Alterung und Testung der ASCs Alterungsbedingungen: Zur Bestimmung der katalytischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Katalysatoren wurden diese zunächst in einer Motorprüfstandsalterung hinter einem motornahen TWC in Unterboden-Position gealtert („Fuel-Cut-Alterung“). Die Alterung besteht aus einer Schubabschaltungsalterung mit 950 °C Abgastemperatur vor dem Eingang des motor- nahen TWC (Maximale Betttemperatur 1030 °C). Die Alterungsdauer und die Einlass- temperatur für den Katalysator in Unterboden-Position sind jeweils individuell für jeden Test angegeben. Testbedingungen: Die unterschiedlichen Katalysatoren wurden in Unterboden-Position an einem hochdy- namischen Motorprüfstand in einem WLTC-Fahrzyklus getestet. Hierbei wurde ein in Serie produzierter Pd/Rh-haltiger TWC im gealterten Zustand in motornaher Position platziert. Der Wert „Verringerung der NH3-Emissionen“ bezieht sich jeweils auf die NH3- Emissionen eines Systems mit einem der gezeigten Katalysatoren in Unterboden-Posi- tion über den gesamten Fahrzyklus im Verhältnis zu den Emissionen des entsprechen- den Systems in Abwesenheit eines Katalysators in Unterboden-Position.
F. Ergebnisse Vergleich eines in zwei Schritten beschichteten ASCs mit getrennten Schichten (A) mit einem in einem Schritt homogen beschichteten ASC (B) und einem homo- gen beschichteten ASC mit zusätzlicher TWC-Beschichtung (C): (Siehe Fig.4 und 5) Alle Katalysatoren mit Oxidationsschicht enthalten 3 g/ft3 Pt. Der Katalysator C enthält eine TWC-Beschichtung mit 5 g/ft3 Rh. Alterung: Fuel-Cut-Alterung, 38 h, 860 °C Betttemperatur für die Katalysatoren in Unter- boden-Position Volumen des Unterboden-Katalysators: 0,83 L Ein Katalysator, in dem eine eisenhaltige Zeolith-Schicht in einem geschichteten Design mit einer Oxidationsschicht mit 3 g/ft3 Pt kombiniert ist (A), zeigt eine vergleichbare ka- talytische Performance im Vergleich zu einem in einem Schritt homogen beschichteten Katalysator (B). Katalysator C weist eine etwas geringere Performance in Bezug auf den NH3-Umsatz auf, verfügt jedoch über zusätzliche drei-Wege-katalytische Aktivität. Die Katalysatoren B und C zeigen eine verringerte Selektivität des NH3-Umsatzes zu N2O. Anspringverhalten von Katalysator C mit TWC-Beschichtung (siehe Tabelle 1): Tabelle 1 zeigt die Temperaturen, bei denen der Katalysator C nach einer Fuel-Cut-Al- terung in Unterboden-Position in einem Light-Off-Test 50%-igen Umsatz für Kohlenwas- serstoffe, Kohlenmonoxid und Stickoxide zeigt. Ein niedrigerer T50-Wert entspricht einer höheren katalytischen Aktivität. Die Katalysatoren A und B verfügen nicht über eine Be- schichtung mit drei-Wege-katalytischer Aktivität. Tab.1: Anspringverhalten von Katalysator C nach der beschriebenen Alterung.
Claims
Patentansprüche 1. Abgassystem zur Verminderung von schädlichen Abgasbestandteile von Ver- brennungsmotoren, insbesondere überwiegend stöchiometrisch betriebenen Benzinmotoren, aufweisend einen ersten Dreiwegekatalysator und abstromseitig hierzu einen Katalysator zur Verminderung der Ammoniak-Emissionen, dadurch gekennzeichnet, dass dieser folgende Bestandteile aufweist: - eine erste Komponente mit einem übergangsmetallausgetauschten Zeolithen und/oder Zeotypen zur Speicherung von Ammoniak; - eine zweite Komponente mit einem OSC-freien Edelmetallkatalysator und/oder einem OSC-haltigen Edelmetallkatalysator, wobei die erste und die zweite Komponente in einer homogenen Mischung vorliegen.
2. Abgassystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Komponente aus einer homogenen Mischung übergangsmetallausge- tauschter Zeolithe und/oder Zeotype zur Speicherung von Ammoniak und die zweite Komponente aus einem OSC-freien Edelmetallkatalysator bestehen, wo- bei sich ein OSC-haltiger Edelmetallkatalysator als separate Schicht auf dieser homogenen Mischung befindet.
3. Abgassystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Edelmetalle im OSC-freien bzw. OSC-haltigen Edelmetallkatalysator ausge- wählt sind aus der Gruppe bestehend aus Palladium, Platin, Rhodium.
4. Abgassystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die metallfreien Zeolithe oder Zeotype zur Speicherung von Ammoniak ausge- wählt sind aus der Gruppe bestehend aus CHA, AEI, AFX, BEA, BIK, DDR, ERI, FER, LEV oder LTA.
5. Abgassystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Übergangsmetalle Eisen und/oder Kupfer vorliegen.
6. Abgassystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Komponente eine Ammoniakspeicherfähigkeit von zwischen 0,25 und 10,0 g NH3 pro Liter Trägervolumen aufweist.
7. Abgassystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle des Vorhandenseins von OSC-haltigen Edelmetallkatalysatoren die Edelmetalle dabei sowohl auf temperaturstabilen, hochoberflächigen Trägerma- terialien als auch auf den Sauerstoffspeichermaterialien abgeschieden vorliegen.
8. Abgassystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich einen GPF zwischen dem ersten Dreiwegekatalysator und dem Ka- talysator zur Verminderung der Ammoniak-Emissionen aufweist.
9. Abgassystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Dreiwegekatalysator und der GPF in motornaher Position verbaut sind.
10. Abgassystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator zur Verminderung der Ammoniak-Emissionen im Unterboden ei- nes Fahrzeugs in Abgasrichtung an letzter Stelle verbaut ist.
11. Verfahren zur Verminderung schädlichen Abgasbestandteile von überwiegend stöchiometrisch betriebenen Verbrennungsmotoren, insbesondere fremdgezün- deten Benzinmotoren,‘ dadurch gekennzeichnet, dass das Abgas über ein Abgassystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche geleitet wird.
Applications Claiming Priority (16)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022108768 | 2022-04-11 | ||
DE102022108768.9 | 2022-04-11 | ||
DE102022119441 | 2022-08-03 | ||
DE102022119441.8 | 2022-08-03 | ||
DE102022119443.4 | 2022-08-03 | ||
DE102022119442.6 | 2022-08-03 | ||
DE102022119442 | 2022-08-03 | ||
DE102022119443 | 2022-08-03 | ||
DE102023101768.3A DE102023101768A1 (de) | 2022-04-11 | 2023-01-25 | Abgassystem für überwiegend stöchiometrisch betriebene Verbrennungsmotoren aufweisend einen Katalysator zur Verminderung der Ammoniakemissionen |
DE102023101763.2A DE102023101763A1 (de) | 2022-04-11 | 2023-01-25 | Abgassystem für überwiegend stöchiometrisch betriebene Verbrennungsmotoren aufweisend einen Katalysator zur Verminderung der Ammoniakemissionen |
DE102023101772.1 | 2023-01-25 | ||
DE102023101768.3 | 2023-01-25 | ||
DE102023101779.9 | 2023-01-25 | ||
DE102023101772.1A DE102023101772A1 (de) | 2022-04-11 | 2023-01-25 | Abgassystem für überwiegend stöchiometrisch betriebene Verbrennungsmotoren aufweisend einen Katalysator zur Verminderung der Ammoniakemissionen |
DE102023101779.9A DE102023101779A1 (de) | 2022-04-11 | 2023-01-25 | Abgassystem für überwiegend stöchiometrisch betriebene Verbrennungsmotoren aufweisend einen Katalysator zur Verminderung der Ammoniakemissionen |
DE102023101763.2 | 2023-01-25 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2023198574A1 true WO2023198574A1 (de) | 2023-10-19 |
Family
ID=85984972
Family Applications (8)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/EP2023/059078 WO2023198569A1 (de) | 2022-04-11 | 2023-04-06 | Ammoniaksperrkatalysator für stöchiometrische verbrennungsmotoren |
PCT/EP2023/059083 WO2023198574A1 (de) | 2022-04-11 | 2023-04-06 | Abgassystem für überwiegend stöchiometrisch betriebene verbrennungsmotoren aufweisend einen katalysator zur verminderung der ammoniakemissionen |
PCT/EP2023/059084 WO2023198575A1 (de) | 2022-04-11 | 2023-04-06 | Abgassystem für überwiegend stöchiometrisch betriebene verbrennungsmotoren aufweisend einen katalysator zur verminderung der ammoniakemissionen |
PCT/EP2023/059082 WO2023198573A1 (de) | 2022-04-11 | 2023-04-06 | Abgassystem für überwiegend stöchiometrisch betriebene verbrennungsmotoren aufweisend einen katalysator zur verminderung der ammoniakemissionen |
PCT/EP2023/059087 WO2023198577A1 (de) | 2022-04-11 | 2023-04-06 | Abgassystem für überwiegend stöchiometrisch betriebene verbrennungsmotoren aufweisend einen katalysator zur verminderung der ammoniakemissionen |
PCT/EP2023/059079 WO2023198570A1 (de) | 2022-04-11 | 2023-04-06 | Abgassystem für überwiegend stöchiometrisch betriebene verbrennungsmotoren aufweisend einen katalysator zur verminderung der ammoniakemissionen |
PCT/EP2023/059081 WO2023198572A1 (de) | 2022-04-11 | 2023-04-06 | Abgassystem für überwiegend stöchiometrisch betriebene verbrennungsmotoren aufweisend einen katalysator zur verminderung der ammoniakemissionen |
PCT/EP2023/059080 WO2023198571A1 (de) | 2022-04-11 | 2023-04-06 | Abgassystem für überwiegend stöchiometrisch betriebene verbrennungsmotoren aufweisend einen katalysator zur verminderung der ammoniakemissionen |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/EP2023/059078 WO2023198569A1 (de) | 2022-04-11 | 2023-04-06 | Ammoniaksperrkatalysator für stöchiometrische verbrennungsmotoren |
Family Applications After (6)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/EP2023/059084 WO2023198575A1 (de) | 2022-04-11 | 2023-04-06 | Abgassystem für überwiegend stöchiometrisch betriebene verbrennungsmotoren aufweisend einen katalysator zur verminderung der ammoniakemissionen |
PCT/EP2023/059082 WO2023198573A1 (de) | 2022-04-11 | 2023-04-06 | Abgassystem für überwiegend stöchiometrisch betriebene verbrennungsmotoren aufweisend einen katalysator zur verminderung der ammoniakemissionen |
PCT/EP2023/059087 WO2023198577A1 (de) | 2022-04-11 | 2023-04-06 | Abgassystem für überwiegend stöchiometrisch betriebene verbrennungsmotoren aufweisend einen katalysator zur verminderung der ammoniakemissionen |
PCT/EP2023/059079 WO2023198570A1 (de) | 2022-04-11 | 2023-04-06 | Abgassystem für überwiegend stöchiometrisch betriebene verbrennungsmotoren aufweisend einen katalysator zur verminderung der ammoniakemissionen |
PCT/EP2023/059081 WO2023198572A1 (de) | 2022-04-11 | 2023-04-06 | Abgassystem für überwiegend stöchiometrisch betriebene verbrennungsmotoren aufweisend einen katalysator zur verminderung der ammoniakemissionen |
PCT/EP2023/059080 WO2023198571A1 (de) | 2022-04-11 | 2023-04-06 | Abgassystem für überwiegend stöchiometrisch betriebene verbrennungsmotoren aufweisend einen katalysator zur verminderung der ammoniakemissionen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
WO (8) | WO2023198569A1 (de) |
Citations (32)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0024258A1 (de) | 1979-08-14 | 1981-02-25 | Ciba-Geigy Ag | Die Herstellung pharmazeutischer Zusammensetzungen zur Behandlung von Herpes-Infektionen |
US5120695A (en) | 1989-07-28 | 1992-06-09 | Degusaa Aktiengesellschaft (Degussa Ag) | Catalyst for purifying exhaust gases from internal combustion engines and gas turbines operated at above the stoichiometric ratio |
EP1876331A2 (de) | 2006-07-08 | 2008-01-09 | MAN Nutzfahrzeuge AG | Anordnung zur Verminderung von Stickoxiden in Abgasen |
EP1882832A2 (de) | 2006-07-08 | 2008-01-30 | MAN Nutzfahrzeuge AG | Anordnung zur Verminderung von Stickoxiden in Abgasen |
EP1892395A1 (de) | 2006-08-16 | 2008-02-27 | MAN Nutzfahrzeuge AG | Abgasnachbehandlungssystem |
WO2008106523A2 (en) | 2007-02-27 | 2008-09-04 | Basf Catalysts Llc | Bifunctional catalysts for selective ammonia oxidation |
WO2008106518A2 (en) | 2007-02-27 | 2008-09-04 | Basf Catalysts Llc | Scr on low thermal mass filter substrates |
WO2011110919A1 (en) | 2010-03-08 | 2011-09-15 | Johnson Matthey Public Limited Company | Improvements in control of emissions |
US20110271664A1 (en) | 2010-05-05 | 2011-11-10 | Basf Corporation | Integrated SCR and AMOX Catalyst Systems |
WO2012135871A1 (en) | 2011-03-29 | 2012-10-04 | Basf Corporation | Multi-component filters for emissions control |
WO2014062949A1 (en) | 2012-10-19 | 2014-04-24 | Basf Corporation | 8-ring small pore molecular sieve as high temperature scr catalyst |
DE102013210270A1 (de) | 2013-06-03 | 2014-12-04 | Umicore Ag & Co. Kg | Dreiwegkatalysator |
US20150037233A1 (en) * | 2013-07-30 | 2015-02-05 | Johnson Matthey Public Limited Company | Ammonia slip catalyst |
DE112013000218T5 (de) * | 2012-11-22 | 2015-08-06 | Johnson Matthey Plc | In Zonen aufgeteilter katalysierter Substratmonolith |
US20150231617A1 (en) | 2014-02-19 | 2015-08-20 | Ford Global Technologies, Llc | Fe-SAPO-34 CATALYST FOR USE IN NOX REDUCTION AND METHOD OF MAKING |
WO2015121910A1 (ja) | 2014-02-12 | 2015-08-20 | 新日鉄住金マテリアルズ株式会社 | 触媒担持用基材 |
US20150290632A1 (en) | 2014-04-09 | 2015-10-15 | Ford Global Technologies, Llc | IRON AND COPPER-CONTAINING CHABAZITE ZEOLITE CATALYST FOR USE IN NOx REDUCTION |
WO2016057285A1 (en) | 2014-10-06 | 2016-04-14 | Corning Incorporated | Honeycomb filter article and methods thereof |
US20170014766A1 (en) * | 2014-03-13 | 2017-01-19 | Umicore Ag & Co. Kg | Catalyst system for gasoline combustion engines, having three-way catalysts and scr catalyst |
WO2017153239A1 (en) | 2016-03-09 | 2017-09-14 | Haldor Topsøe A/S | Preparation method of a non-woven fibrous material-based honeycomb catalyst |
US20170274321A1 (en) * | 2014-10-21 | 2017-09-28 | Basf Corporation | Emissions treatment systems with twc catalysts and scr-hct catalysts |
WO2017187344A1 (en) | 2016-04-26 | 2017-11-02 | Basf Corporation | Zoned configuration for oxidation catalyst combinations |
EP3247493A1 (de) | 2015-01-19 | 2017-11-29 | Umicore AG & Co. KG | Doppelschichtiger dreiweg-katalysator mit verbesserter alterungsstabilitaet |
WO2019219816A1 (en) | 2018-05-18 | 2019-11-21 | Umicore Ag & Co. Kg | Exhaust treatment systems and methods involving oxygen supplementation and hydrocarbon trapping |
EP3601755A1 (de) | 2017-03-23 | 2020-02-05 | Umicore AG & Co. KG | Katalytisch aktives partikelfilter |
DE102019100099A1 (de) | 2019-01-04 | 2020-07-09 | Umicore Ag & Co. Kg | Verfahren zur Herstellung von katalytisch aktiven Wandflussfiltern |
US20200248604A1 (en) * | 2019-01-31 | 2020-08-06 | Hyundai Motor Company | Co clean-up catalyst, after treatment system and after treatment method |
EP3727655A1 (de) | 2017-12-19 | 2020-10-28 | UMICORE AG & Co. KG | Einschichtiger dreiwegekatalysator |
EP3737491A1 (de) | 2019-03-29 | 2020-11-18 | UMICORE AG & Co. KG | Katalytisch aktives partikelfilter |
EP3778016A1 (de) * | 2018-10-08 | 2021-02-17 | Sinocat Environmental Technology Co., Ltd. | Abgasbehandlungskatalysator, herstellungsverfahren dafür und verwendung davon |
DE102020101876A1 (de) | 2020-01-27 | 2021-07-29 | Umicore Ag & Co. Kg | Doppelschichtiger Dreiweg-Katalysator mit weiter verbesserter Alterungsstabilität |
EP3915679A1 (de) | 2020-05-26 | 2021-12-01 | UMICORE AG & Co. KG | Katalysator, katalysatorsystem und abgasreinigungssystem zur reduzierung von ammoniak-emissionen |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1419810B1 (de) * | 2000-06-22 | 2007-02-07 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Katalysator zur Abgasreinigung |
JP3855266B2 (ja) * | 2001-11-01 | 2006-12-06 | 日産自動車株式会社 | 排気ガス浄化用触媒 |
CN101668589B (zh) | 2007-02-27 | 2013-06-12 | 巴斯福催化剂公司 | 铜cha沸石催化剂 |
US9440192B2 (en) * | 2009-01-16 | 2016-09-13 | Basf Corporation | Diesel oxidation catalyst and use thereof in diesel and advanced combustion diesel engine systems |
DE102010007499A1 (de) | 2010-02-09 | 2011-08-11 | Umicore AG & Co. KG, 63457 | Volumetrische Beschichtungsanordnung |
US8101146B2 (en) * | 2011-04-08 | 2012-01-24 | Johnson Matthey Public Limited Company | Catalysts for the reduction of ammonia emission from rich-burn exhaust |
CN104661749B (zh) * | 2013-05-27 | 2017-03-15 | 马自达汽车株式会社 | 尾气净化用催化剂及其制备方法 |
US9149768B1 (en) | 2014-03-27 | 2015-10-06 | General Electric Company | Emission control in rich burn natural gas engines |
KR102483435B1 (ko) * | 2014-12-08 | 2023-01-02 | 바스프 코포레이션 | 배기 시스템용 아산화질소 제거 촉매 |
JP6830451B2 (ja) * | 2015-06-18 | 2021-02-17 | ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニーJohnson Matthey Public Limited Company | Nh3過剰負荷耐性scr触媒 |
JP6726271B2 (ja) * | 2015-08-21 | 2020-07-22 | ビーエーエスエフ コーポレーション | 排気ガス処理触媒 |
EP3357558B1 (de) * | 2017-02-03 | 2019-06-26 | Umicore Ag & Co. Kg | Katalysator zur reinigung der abgase von dieselmotoren |
RU2019128036A (ru) * | 2017-02-08 | 2021-03-09 | Басф Корпорейшн | Каталитические изделия |
GB201903006D0 (en) * | 2019-03-06 | 2019-04-17 | Johnson Matthey Plc | Lean nox trap catalyst |
EP3885040A1 (de) * | 2020-03-24 | 2021-09-29 | UMICORE AG & Co. KG | Ammoniakoxidationskatalysator |
-
2023
- 2023-04-06 WO PCT/EP2023/059078 patent/WO2023198569A1/de active Application Filing
- 2023-04-06 WO PCT/EP2023/059083 patent/WO2023198574A1/de unknown
- 2023-04-06 WO PCT/EP2023/059084 patent/WO2023198575A1/de active Application Filing
- 2023-04-06 WO PCT/EP2023/059082 patent/WO2023198573A1/de unknown
- 2023-04-06 WO PCT/EP2023/059087 patent/WO2023198577A1/de unknown
- 2023-04-06 WO PCT/EP2023/059079 patent/WO2023198570A1/de unknown
- 2023-04-06 WO PCT/EP2023/059081 patent/WO2023198572A1/de active Application Filing
- 2023-04-06 WO PCT/EP2023/059080 patent/WO2023198571A1/de unknown
Patent Citations (32)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0024258A1 (de) | 1979-08-14 | 1981-02-25 | Ciba-Geigy Ag | Die Herstellung pharmazeutischer Zusammensetzungen zur Behandlung von Herpes-Infektionen |
US5120695A (en) | 1989-07-28 | 1992-06-09 | Degusaa Aktiengesellschaft (Degussa Ag) | Catalyst for purifying exhaust gases from internal combustion engines and gas turbines operated at above the stoichiometric ratio |
EP1876331A2 (de) | 2006-07-08 | 2008-01-09 | MAN Nutzfahrzeuge AG | Anordnung zur Verminderung von Stickoxiden in Abgasen |
EP1882832A2 (de) | 2006-07-08 | 2008-01-30 | MAN Nutzfahrzeuge AG | Anordnung zur Verminderung von Stickoxiden in Abgasen |
EP1892395A1 (de) | 2006-08-16 | 2008-02-27 | MAN Nutzfahrzeuge AG | Abgasnachbehandlungssystem |
WO2008106523A2 (en) | 2007-02-27 | 2008-09-04 | Basf Catalysts Llc | Bifunctional catalysts for selective ammonia oxidation |
WO2008106518A2 (en) | 2007-02-27 | 2008-09-04 | Basf Catalysts Llc | Scr on low thermal mass filter substrates |
WO2011110919A1 (en) | 2010-03-08 | 2011-09-15 | Johnson Matthey Public Limited Company | Improvements in control of emissions |
US20110271664A1 (en) | 2010-05-05 | 2011-11-10 | Basf Corporation | Integrated SCR and AMOX Catalyst Systems |
WO2012135871A1 (en) | 2011-03-29 | 2012-10-04 | Basf Corporation | Multi-component filters for emissions control |
WO2014062949A1 (en) | 2012-10-19 | 2014-04-24 | Basf Corporation | 8-ring small pore molecular sieve as high temperature scr catalyst |
DE112013000218T5 (de) * | 2012-11-22 | 2015-08-06 | Johnson Matthey Plc | In Zonen aufgeteilter katalysierter Substratmonolith |
DE102013210270A1 (de) | 2013-06-03 | 2014-12-04 | Umicore Ag & Co. Kg | Dreiwegkatalysator |
US20150037233A1 (en) * | 2013-07-30 | 2015-02-05 | Johnson Matthey Public Limited Company | Ammonia slip catalyst |
WO2015121910A1 (ja) | 2014-02-12 | 2015-08-20 | 新日鉄住金マテリアルズ株式会社 | 触媒担持用基材 |
US20150231617A1 (en) | 2014-02-19 | 2015-08-20 | Ford Global Technologies, Llc | Fe-SAPO-34 CATALYST FOR USE IN NOX REDUCTION AND METHOD OF MAKING |
US20170014766A1 (en) * | 2014-03-13 | 2017-01-19 | Umicore Ag & Co. Kg | Catalyst system for gasoline combustion engines, having three-way catalysts and scr catalyst |
US20150290632A1 (en) | 2014-04-09 | 2015-10-15 | Ford Global Technologies, Llc | IRON AND COPPER-CONTAINING CHABAZITE ZEOLITE CATALYST FOR USE IN NOx REDUCTION |
WO2016057285A1 (en) | 2014-10-06 | 2016-04-14 | Corning Incorporated | Honeycomb filter article and methods thereof |
US20170274321A1 (en) * | 2014-10-21 | 2017-09-28 | Basf Corporation | Emissions treatment systems with twc catalysts and scr-hct catalysts |
EP3247493A1 (de) | 2015-01-19 | 2017-11-29 | Umicore AG & Co. KG | Doppelschichtiger dreiweg-katalysator mit verbesserter alterungsstabilitaet |
WO2017153239A1 (en) | 2016-03-09 | 2017-09-14 | Haldor Topsøe A/S | Preparation method of a non-woven fibrous material-based honeycomb catalyst |
WO2017187344A1 (en) | 2016-04-26 | 2017-11-02 | Basf Corporation | Zoned configuration for oxidation catalyst combinations |
EP3601755A1 (de) | 2017-03-23 | 2020-02-05 | Umicore AG & Co. KG | Katalytisch aktives partikelfilter |
EP3727655A1 (de) | 2017-12-19 | 2020-10-28 | UMICORE AG & Co. KG | Einschichtiger dreiwegekatalysator |
WO2019219816A1 (en) | 2018-05-18 | 2019-11-21 | Umicore Ag & Co. Kg | Exhaust treatment systems and methods involving oxygen supplementation and hydrocarbon trapping |
EP3778016A1 (de) * | 2018-10-08 | 2021-02-17 | Sinocat Environmental Technology Co., Ltd. | Abgasbehandlungskatalysator, herstellungsverfahren dafür und verwendung davon |
DE102019100099A1 (de) | 2019-01-04 | 2020-07-09 | Umicore Ag & Co. Kg | Verfahren zur Herstellung von katalytisch aktiven Wandflussfiltern |
US20200248604A1 (en) * | 2019-01-31 | 2020-08-06 | Hyundai Motor Company | Co clean-up catalyst, after treatment system and after treatment method |
EP3737491A1 (de) | 2019-03-29 | 2020-11-18 | UMICORE AG & Co. KG | Katalytisch aktives partikelfilter |
DE102020101876A1 (de) | 2020-01-27 | 2021-07-29 | Umicore Ag & Co. Kg | Doppelschichtiger Dreiweg-Katalysator mit weiter verbesserter Alterungsstabilität |
EP3915679A1 (de) | 2020-05-26 | 2021-12-01 | UMICORE AG & Co. KG | Katalysator, katalysatorsystem und abgasreinigungssystem zur reduzierung von ammoniak-emissionen |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
CH. BAERLOCHERW.M. MEIERD.H. OLSON: "Atlas of Zeolite Framework Types", 2001, ELSEVIER |
R. HECK ET AL.: "Catalytic Air Pollution Control", COMMERCIAL TECHNOLOGY, 1995, pages 90 |
W.M. MEIER, PURE & APPL. CHEM., vol. 58, no. 10, 1986, pages 1323 - 1328 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2023198570A1 (de) | 2023-10-19 |
WO2023198575A1 (de) | 2023-10-19 |
WO2023198577A1 (de) | 2023-10-19 |
WO2023198572A1 (de) | 2023-10-19 |
WO2023198569A1 (de) | 2023-10-19 |
WO2023198571A1 (de) | 2023-10-19 |
WO2023198573A1 (de) | 2023-10-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2335810B1 (de) | Selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden im Abgas von Dieselmotoren | |
EP1961933B1 (de) | Katalytisch aktiviertes Dieselpartikelfilter mit Ammoniak-Sperrwirkung | |
DE102012218254B4 (de) | Abgassystem für einen verbrennungsmotor | |
EP3727653B1 (de) | Katalytisch aktives partikelfilter | |
DE102012222801B4 (de) | Abgassystem und Verwendung einer Washcoatbeschichtung | |
DE102012222804B4 (de) | Abgassystem mit Substratmonolith, der einen SCR-Katalysator umfasst | |
EP3116630B1 (de) | Katalysatorsystem für benzinverbrennungsmotoren mit dreiwegekatalysatoren und scr-katalysator | |
EP2718011B1 (de) | Verfahren zur selektiven katalytischen reduktion von stickoxiden in abgasen von dieselmotoren | |
DE102016118542A1 (de) | Einen russkatalysator und einen scr-katalysator aufweisendes katalytisches filter | |
DE112011103996T5 (de) | Metall-enthaltender Zeolithkatalysator | |
DE102014105736A1 (de) | Motor mit Fremdzündung und Abgassystem, das ein katalysiertes in Zonen beschichtetes Filtersubstrat umfasst | |
DE102012222807A1 (de) | Abgassystem für einen mager verbrennenden Verbrennungsmotor, das einen SCR-Katalysator umfasst | |
DE102010002425A1 (de) | Filter | |
DE102010056223A1 (de) | Abgassystem für einen Fahrzeugverbrennungsmotor mit Fremdzündung | |
DE102017100518A1 (de) | System und Verfahren zur Abgasreinigung unter Vermeidung von Lachgas | |
EP3695902B1 (de) | Katalysator zur reduktion von stickoxiden | |
DE102017109169A1 (de) | Abgassystem | |
WO2018069199A1 (de) | Katalysatoranordnung | |
WO2023001863A1 (de) | Abgasreinigungssystem zur reinigung von abgasen von benzinmotoren | |
WO2023198574A1 (de) | Abgassystem für überwiegend stöchiometrisch betriebene verbrennungsmotoren aufweisend einen katalysator zur verminderung der ammoniakemissionen | |
DE102023101768A1 (de) | Abgassystem für überwiegend stöchiometrisch betriebene Verbrennungsmotoren aufweisend einen Katalysator zur Verminderung der Ammoniakemissionen | |
EP3843896A1 (de) | Stickoxid-speicherkatalysator | |
DE102021118803A1 (de) | Abgasreinigungssystem zur Reinigung von Abgasen von Benzinmotoren | |
DE102018121503A1 (de) | Abgasreinigung mit NO-Oxidationskatalysator und SCR-aktivem Partikelfilter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 23717908 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |