Laborgasprüfstand

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Ibrahim Can Özyalcin

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  Laborgasprüfstand Urheberrecht: © RWTH Aachen | TME  

Zur Erfüllung zukünftiger Emissionsziele ist der Einsatz von hocheffizienten Abgasnachbehandlungssystemen unabdingbar. Um die Charakteristik der einzelnen Systemkomponenten getrennt von den Einflussgrößen (Temperatur, Raumgeschwindigkeit und Abgaszusammensetzung) untersuchen zu können, wurde am TME ein Laborgasprüfstand entwickelt.
Einzelne Katalysatorproben von SCR-, Drei-Wege-Katalysator, Partikelfilter oder anderen Systemen, können motorunabhängig untersucht und analysiert werden.

Mittels präziser Massenflussregler kann eine beliebige Abgaszusammensetzung (typischerweise an Diesel- oder Ottoabgaszusammensetzung angelehnt) über die Katalysatorprobe dosiert werden. Das synthetische Abgas kann zusätzlich mit Wasserdampf befeuchtet werden. Um ein homogenes Temperaturprofil des Katalysators zu gewährleisten, wird mittels verschiedenen Heizern der Gasstrom auf bis zu 700°C erhitzt. Damit die Reaktionen im Katalysator analysiert werden können, wird das Reaktionsgas vor und nach der Katalysatorprobe gemessen.

Neben Temperatur- und Druckmessstellen wird moderne Analysemesstechnik (Fourier-Transformations-IR-Spektroskopie) zur Messung der zeitlichen Gaskonzentrationsverläufe eingesetzt. Die Prüfstandsbedienung und Datenaquisition basiert auf LabView.

  Laborgasprüfstand Urheberrecht: © RWTH Aachen | TME

Für typische Aufgabenstellungen (NH3-Speicher, NOx-Konversions-raten, Light-Off-Temperatur, etc.) stehen standardisierte Testprozeduren und Auswertungsmethoden zur Verfügung um die Messergebnisse zu validieren.

Des Weiteren können Testpro-zeduren und Auswerteroutinen für neue Fragestellungen und Forschungsschwerpunkte flexibel und schnell erstellt werden.


Um eine detaillierte Charakterisierung des Katalysatorverhaltens in Abhängigkeit unterschiedlicher Einflussparameter bei gleichzeitiger Minimierung des Testaufwands zu analysieren, werden die Versuchsprogramme typischerweise auf Basis von DoE erstellt.

Mit dem am TME entwickelten Laborgasprüfstand steht damit ein hochwissenschaftliches Analysetool zur heutigen und zukünftigen Entwicklungsarbeiten auf dem Gebiet der Abgasnachbehandlung und Katalysatorentwicklung zur Verfügung.

 

Für die Unterstützung eines weiteren Forschungsgebiets am TME werden auch Kathodenfilter von Brennstoffzellen am Laborgasprüfstand untersucht. Dazu werden die Filter durch unterschiedliche Luftkontaminationen beaufschlagt und die Filterwirkungsgrade unter verschiedenen Randbedingungen vermessen. Dadurch werden eine hohe Reproduzierbarkeit der Messung und ein breiteres Spektrum an Luftverunreinigungen einschließlich Ammoniak, Stickoxiden, flüssigen Kohlenwasserstoffen sowie schwefelhaltigen Komponenten ermöglicht.