Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Kinetische Modellierung und optimale Auslegung von SCR-Katalysatoren für die simultane NOx- und HCHO-Minderung ohne Freisetzung der Sekundärschadstoffe HCN, N2O und NH3 im Abgas von stationären und mobilen Mager-Gasmotoren

Das geplante Vorhaben befasst sich mit der simultanen Entfernung von HCHO und NOx aus dem Abgas von stationären und mobilen Mager-Gasmotoren unter Vermeidung der Sekundärschadstoffe HCN, N2O und NH3. Das Projekt adressiert Stationärmotoren breiter Leistungsklassen (z.B. BHKW), während bei mobilen Anwendungen größere Motoren im Fokus stehen (Lkw, Schiffe). Die Gasmotoren werden mit Biomethan, SNG oder Erdgas betrieben und sind daher CO2-arm. Stationäre Gasmotoren haben zudem eine zentrale Bedeutung bei der flexiblen Bereitstellung von Energie, wenn die erneuerbaren Quellen nicht in ausreichendem Maß zur Verfügung stehen.

Allerdings muss nach dem heutigen Stand der Technik eine Nachreinigung des Abgases erfolgen, insbesondere in Bezug auf NOx und HCHO. Das hier verfolgte Konzept sieht die Verwendung eines SCR-Katalysators vor, an dem sowohl die NOx-Reduktion als auch die HCHO-Oxidation stattfindet. Hierfür soll ein Katalysator auf Vanadiumoxid- und einer auf Cu-Zeolith-Baisis untersucht werden. Ziel ist die Entwicklung eines kinetischen Modells, das die globalen Mechanismen der einzelnen Teilreaktionen abbildet und prädiktiven Charakter hat. Damit können die relevanten Konzentrationen an HCHO und NOx sowie die potentiellen Sekundärschadstoffe entlang der Katalysatorwaben unabhängig von der Skalengröße berechnet werden. Mit dieser Kenntnis werden für die jeweiligen Anwendungen mobiler und stationärer Mager-Gasmotoren die erforderliche Zelldichte und Masse des Katalysators sowie die notwendige Verweilzeit berechnet. Diese Auslegungsrechnungen ermöglichen das Erreichen einer effizienten HCHO/NOx-Minderung ohne Ausstoß von Sekundärschadstoffen.

Die Projektziele werden entscheidende technische und ökonomische Impulse für die nachhaltige „Erzeugung“ von Strom und Wärme geben, von denen Unternehmen, insbesondere KMU, in den Branchen Anlagenbau, Metallverarbeitung, Sensorik, Elektroinstallation, Softwareentwicklung und Katalysatortechnik profitieren.