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 Projekt CeGlaFlex: Hauchdünne, bruchsichere und biegsame Keramik und Gläser
24.04.2017 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

nachricht Löschbare Tinte für den 3-D-Druck
24.04.2017 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Im Focus: Wonder material? Novel nanotube structure strengthens thin films for flexible electronics

Reflecting the structure of composites found in nature and the ancient world, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have synthesized thin carbon nanotube (CNT) textiles that exhibit both high electrical conductivity and a level of toughness that is about fifty times higher than copper films, currently used in electronics.

"The structural robustness of thin metal films has significant importance for the reliable operation of smart skin and flexible electronics including...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

„Microbiology and Infection“ - deutschlandweit größte Fachkonferenz in Würzburg

25.04.2017 | Veranstaltungen

Berührungslose Schichtdickenmessung in der Qualitätskontrolle

25.04.2017 | Veranstaltungen

Forschungsexpedition „Meere und Ozeane“ mit dem Ausstellungsschiff MS Wissenschaft

24.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

„Microbiology and Infection“ - deutschlandweit größte Fachkonferenz in Würzburg

25.04.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Auf dem Weg zur lückenlosen Qualitätsüberwachung in der gesamten Lieferkette

25.04.2017 | Verkehr Logistik

Digitalisierung bringt Produktion zurück an den Standort Deutschland

25.04.2017 | Wirtschaft Finanzen