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Wissensfrage: Chemische Reaktionen im Katalysator
Frage an die schlauen Köpfe hier:
wie funktioniert der Katalysator. was das ding kann oder sollte ist mir klar. wie das ding zusammengeschustert wird auch.
was ich aber nicht weiß und auch nicht herausgefunden habe,
welche chemischen reaktionen im katalysator von statten gehen, dass die schadstoffe umgewandelt werden.
was genau passiert da? kann das jemand erklären?
würde mich um eine erläuterung freuen.
mfg
d e d e
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17 Antworten
Schon mal http://de.wikipedia.org/wiki/Katalysator#Chemie bzw. http://de.wikipedia.org/wiki/Fahrzeugkatalysator gecheckt?
hab auch was, zwar recht kurz aber naja so richtig chemie is da ned beschrieben klick
Zitat:
Original geschrieben von Dringi
Schon mal http://de.wikipedia.org/wiki/Katalysator#Chemie bzw. http://de.wikipedia.org/wiki/Fahrzeugkatalysator gecheckt?
dann würde ich mich freuen, wenn mir das mal einer übersetzen kann:
"Die Wirkungsweise eines Katalysators beruht auf seiner Möglichkeit, den Mechanismus einer chemischen Reaktion derart zu verändern, dass die Aktivierungsenergie verändert wird. Man "geht einen anderen Weg" auf der Potential-Hyperebene (Das Potential ist i.A. eine Funktion mehrerer Variablen. Deshalb ist im einfachsten Fall, nämlich der Abhängigkeit des Potentials von nur zwei Variablen, die sich ändern, das Potential eine 3-dimensionale Ebene. Die Variablen können z.B. zwei Bindungsabstände zwischen den Reaktanden sein, die sich während der Reaktion ändern. Dieser einfachste Fall ist zwar anschaulich, aber unrealistisch.). Dieses geschieht über die Bildung einer reaktiven Zwischenverbindung (auch aktivierter Komplex) und die weitere Abreaktion zu den Endprodukten, wobei der eingesetzte Katalysator zurückgebildet wird. In der Praxis werden allerdings Katalysatoren i. d. R. durch Nebenreaktionen nach einiger Zeit des Gebrauchs unwirksam, da sie durch Nebenprodukte blockiert werden. Die folgende Grafik (Arrhenius-Diagramm) ergibt sich als Schnitt durch die Energie-Hyperpotentialfläche."
TanteEdit
@danjan,
ne das hilt mir nicht weiter.
ich versuche mal meine frage ein wenig zu konkretisieren.
die kanäle der gas undurchlässigen, wabenförmigen monolithen sind mit einer zwischenschicht aus aluminiumoxid versehen. so und auf dieser schicht wird der eigentliche katalysator , die edelmetalle platin, rhodium und palladium aufgetragen.
so diese edelmetalle bewirken diese chemische reaktion.
das würde ich gerne näher erfahren, das zeugs aus wikidingsbums hilft mir nicht wirklich weiter
Klingt schlau 
Hab hier auch noch was. Klingt verständlich und es steht unter Funktionsweise, was durch Reduktion und was durch Oxidation umgewandelt wird.
Wie das GENAU geschieht steht jedoch nicht bei.
Zitat:
Original geschrieben von Hinnag
Klingt schlau
Hab hier auch noch was. Klingt verständlich und es steht unter Funktionsweise, was durch Reduktion und was durch Oxidation umgewandelt wird.
Wie das GENAU geschieht steht jedoch nicht bei.
Putt ma Händchen druff da
link geht nicht, bitte meinen tanteedit beachten
nochmal TanteEdit:
so nochmal, was macht das Platin, Rhodium, Palladium, dass aus Stickstoffoxiden zu Stickstoff, Kohlenstoffmonooxide zu Kohlenstoffdioxid und Kohlenwasserstoff zu Wasserdampf und Kohlenstoffdioxid.
wieso kann das dieses metall, muss ja irgendwas bei sein, dass man nicht kupfer oder ähnliches draufschmiert.
muss ja irgendein schlauer mensch gewusst haben, dass ausgerechnet diese metall den ganzen giftigen kram "umwandelt".
und das wüsste ich gerne.
Link funzt nu.
Aber was willstn nu genau wissen, bin zu blöd, heck ich noch nicht
Wie die Edelmetall die Reduktion bzw. Oxidation genau in Gang bringen?
Damit zwei Stoffe miteinander reagieren, benötigt es Energie - die Aktivierungsenergie. Stoffe reagieren zwar meistens dann, wenn der Zustand hinterher weniger Energie enthält als der Zustand vorher, aber um das ganze anzuschubsen muss ein Energiebetrag her, zum Beispiel aus der Wärmeenergie der Umgebungsluft. Ohne das würde in der Welt nicht viel passieren.
Der Katalysator (=Beschleuniger) arbeitet folgendermaßen: Anstatt die notwendigen Reaktionen direkt anzuwerfen (z.B. die Reaktion zur Beseitigung von NOx oder CO oder sonstwas) gehen die Schadstoffe für Sekundenbruchteile eine reaktion mit dem Edelmetall des katalysators ein. Wenn sie in diesem Zustand sind, benötigt es schlagartig viel weniger Aktivierungsenergie, als normalerweise notwendig wäre. Anschließend kann also endlich die eigentlich gewünschte Reaktion stattfinden, so dass Schadstoffe zu einem unschädlichen Produkt reagieren. Damit möglichst viele Teilchen Zugang zu der Katalysatoroberfläche haben, ist diese durch die Wabenstruktur erheblich vervielfacht.
So, das war jetzt erstmal so freiweg geschrieben, irgendwo steht das bestimmt auch noch richtiger und ausführlicher.
Zitat:
Original geschrieben von cancer33
Damit zwei Stoffe miteinander reagieren, benötigt es Energie - die Aktivierungsenergie. Stoffe reagieren zwar meistens dann, wenn der Zustand hinterher weniger Energie enthält als der Zustand vorher, aber um das ganze anzuschubsen muss ein Energiebetrag her, zum Beispiel aus der Wärmeenergie der Umgebungsluft. Ohne das würde in der Welt nicht viel passieren.
Der Katalysator (=Beschleuniger) arbeitet folgendermaßen: Anstatt die notwendigen Reaktionen direkt anzuwerfen (z.B. die Reaktion zur Beseitigung von NOx oder CO oder sonstwas) gehen die Schadstoffe für Sekundenbruchteile eine reaktion mit dem Edelmetall des katalysators ein. Wenn sie in diesem Zustand sind, benötigt es schlagartig viel weniger Aktivierungsenergie, als normalerweise notwendig wäre. Anschließend kann also endlich die eigentlich gewünschte Reaktion stattfinden, so dass Schadstoffe zu einem unschädlichen Produkt reagieren. Damit möglichst viele Teilchen Zugang zu der Katalysatoroberfläche haben, ist diese durch die Wabenstruktur erheblich vervielfacht.
So, das war jetzt erstmal so freiweg geschrieben, irgendwo steht das bestimmt auch noch richtiger und ausführlicher.
joar, das hört sich schonmal gut an
nur würde ich gerne mal die fachliche erläuterung lesen, oder du hast den kram erfunden, dann ist auch ok
hab bis jetzt nichts dazu gefunden, man liest nur reaktion zwischen den edelmetallen und blubb.
kann ich als "energie" die abgastemperatur nehmen? weil schließlich arbeitet der kat ja erst ab einer gewissen temperatur.
vielleicht noch luft-kraftstoffverhältnis und raumgeschwindigkeit.
was auch auswirkung auf die konvertierunsrate hat.
CO und HC werden zusammen mit dem Restsauerstoff und dem Sauerstoff vom NOx, welches in N und O2 zerfällt zu CO2 und H2O oxidiert.
Den Kram hab ich aus dem geschrieben was ich noch aus Chemie weiß. Warum aber gerade Platin als Edelmetall kurzzeitig reagiert frage ich mich auch gerade.
Als Energie dient die Abgastemperatur, richtig. Kann schon sein dass die Wirksamkeit des Kats erst dadurch richtig ermöglicht wird.
Thema Luft-Kraftstoffverhältnis:
Nunja, das sollte stöchiometrisch sein, sprich Lambda=1. Sonst erhält man sofort viele Kohlenwasserstoffe oder viele Stickoxide (wie das z.B. beim FSI oder TDI der Fall ist, da diese teilweise mit starkem Sauerstoffüberschuss arbeiten). Dann genügt der normale Kat nicht mehr, man braucht einen Oxikat. Das steht aber auch bei wikipedia recht gut beschrieben.
Zitat:
Original geschrieben von Jebo76
CO und HC werden zusammen mit dem Restsauerstoff und dem Sauerstoff vom NOx, welches in N und O2 zerfällt zu CO2 und H2O oxidiert.
jo, nicht das was ich wissen wollte, aber nun gut
@cancer,
ok, dann bin ich etwas schlauer, wie gesagt im netz und in büchern finde ich nichts.warum ausgerechnet diese metalle die reaktion hervorrufen.
das lustige ist, dass es gerade mal 1-2g edelmetalle sind.
der kat braucht aufjedenfall temperatur.
die konvertierung beginnt deshalb wird er meist motornah plaziert oder es werden startkatalysatoren eingesetzt. oder das ding wird beheizt.
in meinen unterlagen steht: 3-wege kat - 240° anspringtemp.
Das Gute beim Kat ist ja, dass er für eine Reaktion nur ganz ganz kurze Zeit benötigt wird, danach steht er für die nächste Reaktion zur Verfügung. Er wird also nicht verbraucht. Dadurch reicht es, nur eine hauchdünne Schicht mit dem Katalysator zu bedampfen, Hauptsache die Oberfläche ist groß.
Und 400-800° optimale Themperatur zur Umwandlung von über 90% der Schadstoffe.
Oberhalb von 800° fängt der Kat dann an zu schmelzen.
@cancer,
zur oberfläche, das finde ich beeindruckend.
wenn ich mich recht entsinne, hat das ding die fläche eines fussballfeldes, wenn man den ausklappt.
kann mich auch irren (vielleicht war er doch wesentlich kleiner)
ein ultra-dünnwandmonolith hat eine zelldichte von 900-1200 cpsi.
find ich krass. wer mal so ein ding gesehen hat, meint direkt mal zum augenarzt gehen zu müssen, so ging es mir zumindest
@hinnag, das mit 800° weiß ich nicht, kann ich mir aber nicht so recht vorstellen, da doch auch mehr als 800° erreicht werden können.
wo steht das?