Grundlegende Betrachtungen zu Ver- und Entschwefelungsmechanismen an NOx-Speicherkatalysatoren (NSK)

Sowohl bei Otto- als auch bei Dieselmotoren ist der Einsatz von NOx-Speicherkatalysatoren (NSK) eine weit verbreitete Lösung zur außermotorischen Stickoxidreduktion. Herausforderungen ergeben sich dabei jedoch nicht nur durch beispielsweise den eingeschränkten Betriebsbereich des Katalysators, sondern auch durch dessen Empfindlichkeit gegenüber den im Kraftstoff und Schmieröl vorhandenen Schwefelverbindungen. In diesem Beitrag sollen nun experimentelle Ergebnisse zur Schwefelempfindlichkeit eines NOx-Speicherkatalysators vorgestellt werden. Bei den stationären Untersuchungen zeigt sich, dass die durch den Schwefel versperrten NOx-Speicherplätze das NO2 an dessen Einspeicherung hindern und demzufolge den NOx-Umsatz massiv verringern. Folglich steigen die nach NSK gemessenen NO2-Emissionen mit zunehmendem Verschwefelungsgrad an; Auswirkungen auf HC- und CO-Emissionen konnten hingegen nicht beobachtet werden. Des Weiteren zeigt sich auch ein entsprechend verändertes NSK-Regenerationsverhalten im verschwefelten Zustand. Auch die simulierten FTP75-Prüfzyklen zeigen hinsichtlich NOx-Reduktion deutlich schlechtere Emissionsergebnisse. Ein weiterer Teil der Arbeit widmet sich der Desulfatisierung des NSK. Bei letzterer konnte neben dem grundlegenden Verständnis, wann welche Emissionen auftreten, auch ein möglicher Reaktionsmechanismus für die Entstehung von H2S, SO2 und COS eruiert werden. Ferner werden unterschiedliche Strategien zur Entschwefelung erörtert um Aussagen über die Einflüsse der verschiedenen Parameter treffen zu können. Überdies werden Erkenntnisse vorgestellt, die durch die Bilanzierung des eingespeicherten Schwefels gewonnen werden konnten.