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Wien-HochschulForscher Studieren Katalysator-Leistungsfähigkeit Unter Verwendung des Elektronenmikroskops

Published on October 10, 2012 at 5:17 AM

Katalysatoren arbeiten schlecht, wenn sie nicht noch aufgewärmt haben. Kleine Metallpartikel in einem Katalysator benötigen eine minimale Temperatur, effizient zu arbeiten. An der Wien-Technischen Hochschule dank ein neues Messverfahren, ist es jetzt möglich geworden, viele verschiedenen Baumuster diese Partikel gleichzeitig zu prüfen. Zuverlässige Informationen betreffend, was es genau ist, dass die Leistungsfähigkeit von Katalysatoren ein abhängt, sind folglich zum ersten Mal eingeholt worden.

Niedrige Zündtemperatur gewünscht

„Ein großer Teil der Schadstoffemissionen von einem Motor werden sofort nach Start, während der Katalysator“ noch kalt ist, erklärt Prof Günther Rupprechter vom Institut von Material-Chemie an Wien-Technischer Hochschule erzeugt. „Nur wenn eine bestimmte Temperatur überschritten wird, tut, was bekannt, während katalytische Zündung auftreten und die Katalysatorfunktionen mit hoher Leistungsfähigkeit.“ Komplexe und teure KatalysatorHeizsysteme sind bereits entwickelt worden, um diese kritische Temperatur schnellstmöglich zu erreichen. Sie würde jedoch Geld sparen und die Energie, zum eines Katalysator aufzubauen, der arbeitet dieses ist bereits, gut bei den niedrigsten möglichen Temperaturen.

Gerade oder Schräg liegen? Alle Sie hängt vom Winkel ab

Die kritische Temperatur, die der Katalysator erreichen muss, hängt vom verwendeten Material ab: das Edelmetallplatin und -palladium werden besonders häufig in den Katalysatoren verwendet. Jedoch spielt die kristallographische Orientierung der Oberflächen der kleinen Metallkörnchen auch eine wichtige Rolle. Kristalle können in verschiedene hoch-spezifische Richtungen geschnitten werden - dieser Prozess ist von geschnittenen Edelsteinen vertraut. Sogar werden die Oberflächen von natürlich gewachsenen Kristallen in Unterscheidungsrichtungen gebildet und die Orientierung dieser Oberflächen bestimmt das chemische Verhalten der Kristalle. „Es ist, dass Oberflächen mit unterscheidenen kristallographischen Richtungen verschiedene Temperaturen für katalytische Zündung“ benötigen, erklärt Prof Yuri Suchorski offensichtlich, der mit Prof Rupprechter arbeitet.

Viele Maße in einem Experiment

Vorher war es kaum möglich gewesen, diesen Effekt ausführlich nachzuforschen: ein Katalysator besteht unzählige kleine Körnchen. „Bis jetzt, ist es nur möglich gewesen, die gelegte Aktivität aller dieser unterschiedlich-orientierten Körnchen zu messen“, sagt Rupprechter. Jedoch sind Rupprechter und sein Team jetzt in der Lage gewesen, ein FotoemissionsElektronenmikroskop zu verwenden, das auf Einsteins berühmtem „Fotoeffekt“ basiert, um die Zündtemperaturen der einzelnen Metallkörnchen zu analysieren, während die Reaktion auftritt. Für dieses wurde ein Film verwendet, auf dem viele kleinen Kristalle - mit Durchmessern von nur herum 100 Mikrometern - nah zusammen angeordnet wurden. Die Richtungen der Kristalle nach dem Zufall verteilt wurden, dadurch erlaubt man, dass verschiedene Kristallvarianten in einem einzelnen Experiment nachgeforscht werden.

Unter dem Mikroskop wurde die Temperatur des Filmes langsam erhöht und wirklich zeigte, dass die katalytische Zündung bei den verschiedenen Temperaturen abhängig von der Richtung der Orientierung stattfand. „Es ist wichtig zu uns, in der Lage zu sein, verschiedene Kristallkörner in der nächsten Nähe nachzuforschen und unter identischen Bedingungen während eines einzelnen Experimentes,“ erklären Sie die Forscher. „Wenn Sie einige Experimente nacheinander durchführen, ist es nie möglich, die externen Bedingungen tadellos zu reproduzieren, damit die Einzelmessungen sind direkt vergleichbar.“

Mit den neuen Ergebnissen ist es jetzt möglich, gerichtete Recherchen nach Herstellungsverfahren für Katalysatoren mit niedrigeren Zündtemperaturen durchzuführen. „Wir wissen jetzt, dass Palladium besser als Platin arbeitet, und wir wissen, welche kristallographische Richtung die niedrigste Zündtemperatur“ verspricht, sagen Günther Rupprechter. Jetzt sollte es möglich auch sein, diese Ergebnisse in der Technologie einzuführen, um Katalysatoren aufzubauen, die in den Autos so bald wie möglich nach Start in Kraft treten.

Quelle: http://www.tuwien.ac.at/tu_vienna/

Last Update: 10. October 2012 06:23

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