Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Saubere Abgase: Plasmen zersetzen bei niedriger Temperatur sogar kleinste Rußpartikel

17.10.2001


So werden die Abgase sauber: Schema des im INP entwickelten Verfahrens, das Filter- und Plasmatechnik kombiniert


Niedertemperatur-Plasmen reinigen Abgase schon bei Temperaturen unter 200°C. Und sie sind gründlich. Auch winzige Schadstoffteilchen werden im Plasma unschädlich gemacht. Diese günstigen Eigenschaften nutzten Wissenschaftler des Greifswalder Institutes für Niedertemperatur-Plasmaphysik (INP) und entwickelten einen Plasmareaktor für die Reinigung von Dieselabgasen. Kern der Sache: Eine poröse Elektrode, die auch als Filter wirkt. Jetzt erkunden sie weitere Anwendungsmöglichkeiten ihrer inzwischen patentierten Methode.

... mehr zu:
»Abgas »Elektrode »INP »Plasma »Rußpartikel »Temperatur

Rußpartikel im Abgas trüben das ansonsten recht gute Image von modernen Dieselfahrzeugen. Die Verbesserung der Motortechnik sorgt zwar für weniger Rußausstoß, indem die Gesamtmasse der Rußteilchen reduziert wurde. Gleichwohl konnte keine nennenswerte Verbesserung bei der Konzentration der sog. Nanopartikel erzielt werden. Nanopartikel sind Schadstoffteilchen in der Größenordnung von 10 bis 1000 Nanometer (1µm=1000 nm). Werden sie eingeatmet, dringen sie bis in die Lungenbläschen vor und lagern sich dort oft Jahre lang an, warnen Umweltmediziner. Ruß-Nanopartikel stehen im Verdacht, für Atemwegs- und Krebserkrankungen verantwortlich zu sein.

Auf der Grundlage unterschiedlicher Technologien wird intensiv daran geforscht, das Problem der Rußpartikel in den Griff zu bekommen. "Es liegt nahe, zu diesem Problemkreis Niedertemperatur-Plasmen zu untersuchen, bekannt für ihre enorme Reaktivität auch bei niedrigen Temperaturen," sagt Dr. Siegfried Müller. "In einem Plasma," erklärt der INP-Physiker, "können mit gutem elektrischen Wirkungsgrad Ionisations- und Dissoziationsvorgänge durch Elektronenstöße herbeigeführt werden. Die niedrige Gastemperatur ermöglicht die Erzeugung von thermisch instabilen, reaktiven Ausgangsprodukten, z.B. Radikalen. Es können so chemische Verbindungen erzeugt oder aufgespalten werden."


Kern des Prinzips: Einsatz einer porösen Elektrode

Als außerordentlich wirksam für die Nachbehandlung von Abgasen erwies sich eine Kombination aus Filtertechnik und Normaldruckplasma. "Das Plasma wird jeweils zwischen zwei Elektroden mit einer Wechselspannungsversorgung erzeugt, mindestens eine der Elektroden ist mit einer Isolierschicht bedeckt. Man nennt das eine dielektrisch behinderte Entladung," erläutert Dr. Müller. "Das Besondere an unserem Verfahren ist eine Entladungsanordnung mit poröser Elektrode. Dadurch erhöht sich die Verweildauer der Rußpartikel im Plasma. Wird nun das Abgas durch diesen Plasmabehandlungsraum geleitet, bilden sich Radikale und es kommt zu plasmachemischen Reaktionen an den Rußoberflächen. Die Rußpartikel oxidieren zu CO und CO2. Schon bei Abgastemperaturen von ca. 190°C werden die Rußpartikel unschädlich gemacht."

Wirkungsvoll bei niedrigen Temperaturen

Mit dieser Methode kann ein Problem der bisher üblichen Partikelfilter gelöst werden. Diese filtern zwar den Ruß über den gesamten Bereich der Größenverteilung aus dem Abgas, allerdings muss der gespeicherte Ruß verbrannt werden um eine Verstopfung der Partikelfilter zu vermeiden. Ruß brennt jedoch erst bei Temperaturen oberhalb von 550 °C ausreichend schnell ab. Da die Dieselabgase diese Temperaturen nicht oder nur selten erreichen, sind zusätzliche Maßnahmen zur Regeneration erforderlich, z.B. Aufheizung oder Maßnahmen zur Herabsetzung der Verbrennungstemperatur, wie Kraftstoffzusätze.

Die im INP entwickelte Kombination von Plasma- und Filtertechnik ermöglicht dagegen eine kontinuierliche Zersetzung von Ruß im Dieselabgas bei normaler Betriebstemperatur. Weder sind Additive zur Herabsetzung der Verbrennungstemperatur von Ruß erforderlich, noch Maßnahmen zur Temperaturerhöhung für eine effektive Verbrennung. Wolfgang Reich, Labor-Ingenieur am INP, zählt weitere Vorteile auf: "Die Plasmareinigung lässt sich in Abhängigkeit von der Beladung je nach Motorlast leicht und schnell steuern. Der Leistungsbedarf für die Rußabreinigung ist gering, z.B. 67 W Plasmaleistung für einen 2l-Dieselmotor nach EURO 3. Auch an die Kraftstoffzusammensetzung werden keine speziellen Anforderungen gestellt. Das Verfahren kann mit anderen Abgasreinigungsverfahren - etwa durch Einbringung von katalytischen Materialien zur NO-Minderung - leicht kombiniert werden. Eine einfache Nachrüstung älterer Fahrzeuge ist möglich."

Dieses neu entwickelte Verfahren ließ sich das INP patentieren. Noch sind einige Fragen der technischen Umsetzung zu klären, aber die Wissenschaftler bedenken schon den nächsten Schritt. Die Forschungsergebnisse bieten nämlich eine vielversprechende Grundlage für weitere Projekte zum Thema nachhaltige Abgasreinigung. So gilt es zu klären, ob das Prinzip auch auf andere Schadstoffe aus Verbrennungsprozessen angewendet oder wie es mit anderen Schadstoffreinigungsverfahren verknüpft werden kann. Das Fernziel könnte heißen: Saubere Abgase aus allen Leitungen.

Ansprechpartner für Rückfragen:
Dr. Siegfried Müller, Tel: 03834 - 554 300,
E-Mail: muellers@inp-greifswald.de

Ausführliche Informationen finden Sie in "INP aktuell", als PDF unter www.inp-greifswald.de -> aktuelles

Anke Wagner | idw
Weitere Informationen:
http://www.inp-greifswald.de

Weitere Berichte zu: Abgas Elektrode INP Plasma Rußpartikel Temperatur

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Forschungsprojekt zu optimierten Oberflächen von Metallpulver-Spritzguss-Werkzeugen
17.08.2017 | Hochschule Pforzheim

nachricht Umweltfreundliche Alternative zum verbotenen Hartverchromen mit Chrom(VI)
10.08.2017 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Im Focus: Exotic quantum states made from light: Physicists create optical “wells” for a super-photon

Physicists at the University of Bonn have managed to create optical hollows and more complex patterns into which the light of a Bose-Einstein condensate flows. The creation of such highly low-loss structures for light is a prerequisite for complex light circuits, such as for quantum information processing for a new generation of computers. The researchers are now presenting their results in the journal Nature Photonics.

Light particles (photons) occur as tiny, indivisible portions. Many thousands of these light portions can be merged to form a single super-photon if they are...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

Sensibilisierungskampagne zu Pilzinfektionen

15.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Scharfe Röntgenblitze aus dem Atomkern

17.08.2017 | Physik Astronomie

Fake News finden und bekämpfen

17.08.2017 | Interdisziplinäre Forschung

Effizienz steigern, Kosten senken!

17.08.2017 | Messenachrichten