DE102010030394A1 - Electrochemical nitric oxide catalyst - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrochemischen Stickoxidkatalysator, aufweisend eine Anode 3, ein Elektrolyt 4, eine Kathode 5 und ein Katalysatormaterial 6, wobei an die Anode 3 und die Kathode 5 ein elektrisches Potential anlegbar ist. Erfindungsgemäß wird ein elektrochemischer Stickoxidkatalysator bereitgestellt, der einerseits kompakt baut und andererseits für eine Spannungsversorgung insbesondere aus einem Bordnetz eines Fahrzeugs geeignet ist. Dies wird dadurch erreicht, dass die Anode 3, das Elektrolyt 4, die Kathode 5 und das Katalysatormaterial 6 zu einer Funktionsschicht 2 zusammengefasst sind und dass zwei Funktionsschichten 2 beidseitig und spiegelsymetrisch auf einem gemeinsamen Träger 1 angeordnet sind.The invention relates to an electrochemical nitrogen oxide catalyst, comprising an anode 3, an electrolyte 4, a cathode 5 and a catalyst material 6, an electrical potential being able to be applied to the anode 3 and the cathode 5. According to the invention, an electrochemical nitrogen oxide catalyst is provided which, on the one hand, has a compact construction and, on the other hand, is suitable for a voltage supply, in particular from an electrical system of a vehicle. This is achieved in that the anode 3, the electrolyte 4, the cathode 5 and the catalyst material 6 are combined to form a functional layer 2 and that two functional layers 2 are arranged on both sides and with mirror symmetry on a common carrier 1.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft einen elektrochemischen Stickoxidkatalysator, aufweisend eine Anode, ein Elektrolyt, eine Kathode und ein Katalysatormaterial, wobei an die Anode und die Kathode ein elektrisches Potential anlegbar ist.The invention relates to an electrochemical nitric oxide catalyst, comprising an anode, an electrolyte, a cathode and a catalyst material, wherein an electrical potential can be applied to the anode and the cathode.

Ein derartiger elektrochemischer Stockoxidkatalysator ist aus der DE 103 92 987 T5 bekannt. In diesem Dokument wird ein chemisches Reaktionssystem zum Durchführen chemischer Reaktionen einer Zielsubstanz beschrieben, das einen chemischen Reaktionsteil umfasst, Dieser setzt sich aus einem Sauerstoffionenleiter (Ionenleitungsphase) und zwei Elektroden, nämlich einer Kathode (Reduktionsphase) und einer dazugehörigen Anode (Oxidationsphase), wobei sich die Ionenleitungsphase zwischen diesen befindet, als Grundeinheiten zusammen. Dabei werden Mikroreaktionsbereiche, an denen Oxidationsreaktionen der Zielsubstanz stattfinden, in einem Teil des chemischen Reaktionsteils eingeführt. In diesem Teil wird in einer reduzierenden Atmosphäre oder unter vermindertem Druck auf die Stellen des Kontakts zwischen der Ionenleitungsphase und einer Elektrodenleitungsphase, die sich aus einer Kombination von beliebigen Teilen eines Ionenleiters, eines Elektrodenleiters oder eines elektrischen Mischleiters zusammensetzt, im chemischen Reaktionsteil Strom oder Spannung angelegt.Such a electrochemical Stockoxide catalyst is known from DE 103 92 987 T5 known. This document describes a chemical reaction system for carrying out chemical reactions of a target substance comprising a chemical reaction part. It consists of an oxygen ion conductor (ionic conduction phase) and two electrodes, namely a cathode (reduction phase) and an associated anode (oxidation phase) the ion conduction phase is between them, as basic units together. In this case, microreaction regions at which oxidation reactions of the target substance take place are introduced in a part of the chemical reaction part. In this part, current or voltage is applied to the chemical reaction part in a reducing atmosphere or under reduced pressure to the locations of the contact between the ion conducting phase and an electrode conducting phase composed of a combination of any parts of an ion conductor, an electrode conductor or a mixed electric conductor ,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen elektrochemischen Stickoxidkatalysator bereitzustellen, der einerseits kompakt baut und andererseits für eine Spannungsversorgung insbesondere aus einem Bordnetz eines Fahrzeugs geeignet ist.The object of the invention is to provide an electrochemical nitrogen oxide catalyst which, on the one hand, is of compact construction and, on the other hand, is suitable for a voltage supply, in particular from a vehicle electrical system.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Anode, das Elektrolyt, die Kathode und das Katalysatormaterial zu einer Funktionsschicht zusammengefasst sind und dass zwei Funktionsschichten auf einem gemeinsamen Träger zur Bildung eines Teilreaktors angeordnet sind. Dadurch ergibt sich zunächst einmal eine kompaktbauende Funktionsgruppe, die zudem den Vorteil hat, dass diese auf einen Träger angeordneten Funktionsschichten einfach elektrisch verschaltet sein können.This object is achieved in that the anode, the electrolyte, the cathode and the catalyst material are combined to form a functional layer and that two functional layers are arranged on a common carrier to form a partial reactor. This results first of all in a compact structure functional group, which also has the advantage that these arranged on a support functional layers can be easily electrically connected.

In Weiterbildung der Erfindung sind die Funktionsschichten beidseitig spiegelsymetrisch auf dem Träger angeordnet und weiterhin sind mehrere mit Funktionsschichten versehene Träger elektrisch in Reihe geschaltet. Diese Ausgestaltung ermöglicht bei kompakter Anordnung eine elektrische Reihenschaltung der Funktionsschichten und ermöglicht weiterhin eine gleichmäßige Spannungsverteilung an die einzelnen Funktionsschichten.In a further development of the invention, the functional layers are arranged mirror-symmetrically on both sides of the carrier and, furthermore, a plurality of carriers provided with functional layers are electrically connected in series. With a compact arrangement, this refinement enables an electrical series connection of the functional layers and furthermore enables a uniform voltage distribution to the individual functional layers.

Hierbei ist zu berücksichtigen, dass das Prinzip der elektrochemischen Stickoxidspaltung (NOx-Spaltung) – im Folgenden auch elektrische selektive katalytische Reduktion (e-SCR) genannt – zum Abpumpen der Sauerstoffionen einen Ionenleiter als Elektrolyt benötigt. Der Elektrolyt befindet sich zwischen zwei Elektroden (Anode und Kathode), an denen ein elektrisches Potential (Spannung) angelegt ist. Die elektrische Spannung beeinflusst das Pumpvermögen durch den Elektrolyt. Je höher die Spannung, desto mehr Ionen können gepumpt werden. Begrenzt wird die Höhe der Spannung durch eine charakteristische Spannung, oberhalb der Elektrolyt zersetzt wird. Bei der Auslegung des Gesamtsystems sind also Vorkehrungen zu treffen, dass die Spannung möglichst hoch aber knapp unterhalb der Zersetzungsspannung des Elektrolyts gehalten wird.It should be noted that the principle of electrochemical nitrogen oxide cleavage (NO x cleavage) - also referred to below as electrical selective catalytic reduction (e-SCR) - requires an ionic conductor as the electrolyte for pumping off the oxygen ions. The electrolyte is located between two electrodes (anode and cathode) to which an electrical potential (voltage) is applied. The electrical voltage affects the pumping capacity through the electrolyte. The higher the voltage, the more ions can be pumped. The amount of voltage is limited by a characteristic voltage above which electrolyte is decomposed. When designing the overall system, provision must therefore be made such that the voltage is kept as high as possible but just below the decomposition voltage of the electrolyte.

Wird der e-SCR-Katalysator beispielsweise in einem Fahrzeug betrieben, so steht eine Bordspannung U zur Verfügung. Diese Bordspannung U beträgt in einem PKW normalerweise 12–14 Volt. Die Zersetzungsspannung von ZrO2, eines für die vorliegende Aufgabe verwendbaren Elektrolyts, liegt bei ca. 2,4 Volt. Für den Betrieb wird also eine systemseitige Spannungsbegrenzung benötigt. Eine günstige Möglichkeit der Spannungsteilung besteht in der erfindungsgemäß angegebenen Reihenschaltung mehrerer e-SCR-Teilreaktoren, als die die auf einem Träger angeordneten Funktionsschichten anzusehen sind. Auf diese Weise wird eine aufwendige Spannungsbegrenzung durch eine entsprechende Leistungselektronik vermieden. Im Falle einer angenommenen Bordspannung von 14 Volt ist eine Reihenschaltung von 6 Funktionsschichten zielführend, um ein Spannungsniveau von 2,33 Volt an jeder Funktionsschicht zu erhalten. Bei der Reihenschaltung der Funktionsschichten ist jedoch dafür Sorge zu tragen, dass an jeder Funktionsschicht die gleiche Spannung ansteht, um kein partielles Überschreiten der Zersetzungsspannung zu provozieren. Dieses Anstehen einer (quasi) gleichen Spannung an allen Funktionsschichten ist zunächst einmal durch die erfindungsgemäße Reihenschaltung erreichbar.If the e-SCR catalytic converter is operated in a vehicle, for example, an on-board voltage U is available. This on-board voltage U is normally 12-14 volts in a car. The decomposition voltage of ZrO 2 , an electrolyte usable for the present task, is about 2.4 volts. For operation, therefore, a system-side voltage limitation is required. A favorable possibility of voltage division consists in the inventively specified series connection of several e-SCR partial reactors, as are to be regarded as the arranged on a support functional layers. In this way, a complex voltage limitation is avoided by a corresponding power electronics. In the case of an assumed on-board voltage of 14 volts, a series connection of 6 functional layers is expedient in order to obtain a voltage level of 2.33 volts at each functional layer. In the series connection of the functional layers, however, care must be taken to ensure that the same voltage is applied to each functional layer so as not to provoke a partial exceeding of the decomposition voltage. This queuing of a (quasi) equal voltage across all functional layers is initially achievable by the series connection according to the invention.

Durch die in Weiterbildung vorgesehene Anordnung mehrerer mit Funktionsschichten versehener Träger lagenförmig zueinander wird erreicht, dass die Spannungsverteilung auch unter ungünstigen Bedingungen vergleichmäßigt wird. Die Spannungsverteilung ist ein Ergebnis der Widerstände des Verbundes der einzelnen Funktionsschichten. Der Widerstand dieses Verbundes ist stark temperaturabhängig. Wirken auf die in Reihe geschalteten Verbunde unterschiedliche Temperaturen, ergeben sich unterschiedliche Widerstände. Die Folge ist das Entstehen einer ungleichen Spannungsverteilung und dadurch das Auftreten einer Überschreitung des zulässigen Spannungsniveaus in einem Teil der Funktionsschichten. Dies lässt sich erfindungsgemäß durch die lagenförmige Anordnung zweier Funktionsschichten auf einem Träger und die lagenförmige Anordnung der so gebildeten Teilreaktoren ähnlich wie Lagen von Wellpappe ausschließen. Durch die so gebildete örtliche Nähe der Teilreaktoren zueinander wird eine Angleichung der Widerstände in den Teilreaktoren auch bei starken axialen oder radialen Temperaturgradienten erreicht.The arrangement of a plurality of layers provided with functional layers in a layered relationship to one another ensures that the stress distribution is evened out under unfavorable conditions. The stress distribution is a result of the resistances of the composite of the individual functional layers. The resistance of this composite is strongly temperature-dependent. If different temperatures act on the series-connected compounds, different resistances result. The consequence is the emergence of an unequal distribution of stress and thereby the occurrence of exceeding the allowable voltage level in a part of the functional layers. This can be excluded according to the invention by the layered arrangement of two functional layers on a support and the layered arrangement of the partial reactors thus formed similar to layers of corrugated board. As a result of the local proximity of the partial reactors formed in this way, an alignment of the resistances in the partial reactors is achieved even with strong axial or radial temperature gradients.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weisen die mit Funktionsschichten versehenen Träger eine wellenförmige Prägung auf. Diese wellenförmige Prägung gewährleistet, dass die lagenförmig zueinander angeordneten Funktionsschichten eine Struktur erhalten, die eine nachfolgend noch näher erläuterte Ausbildung von Strömungskanälen gewährleistet, die notwendig sind, um durch die Funktionsschichten zu reinigendes Abgas hindurchzuleiten.In a further embodiment of the invention, the carriers provided with functional layers have a wavy embossing. This wave-shaped embossing ensures that the function layers which are arranged in the form of layers in relation to one another obtain a structure which ensures a design of flow channels, which will be explained in more detail below, which are necessary in order to pass exhaust gas to be cleaned through the functional layers.

In Weiterbildung der Erfindung sind drei Träger sternförmig so zusammengefügt, dass stirnseitige Kanten der Funktionsschichten zueinander weisen. Dabei werden wiederum in weiterer Ausgestaltung die drei mit Funktionschichten versehenen Träger auf einem Grundträger angeordnet. Dadurch ist ein stabiles System geschaffen, dass – wie nachfolgend noch erläutert wird – sowohl elektrisch zielführend zusammengeschaltet werden kann als auch zu einem besonders vorteilhaft ausgestalteten elektrochemischen Stickoxidkatalysatorsystem weiter verarbeitet werden kann.In a further development of the invention, three carriers are joined together in a star shape such that end edges of the functional layers face one another. Again, the three provided with functional layers carrier are arranged on a base support in another embodiment. As a result, a stable system is created that - as will be explained below - can be interconnected both electrically effective as well as can be further processed to a particularly advantageous designed electrochemical nitric oxide catalyst system.

So ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Anode einer oberen Funktionsschicht eines Trägers i mit der Kathode der unteren Funktionsschicht eines Trägers i + 1 verschaltet wird. Weiter ist die Anode der unteren Funktionsschicht eines Trägers i + 1 mit der Kathode der oberen Funktionsschicht eines Trägers i + 1 verbunden. Dessen Anode ist wiederum mit der Kathode der unteren Funktionsschicht eines Trägers i + 2 verschaltet. Auf diese Weise lassen sich alle sechs Funktionsschichten vorteilhaft elektrisch zusammenschalten, wobei wiederum in weiterer Ausgestaltung einer der mit Funktionsschichten versehenen Träger Anschlüsse für eine äußere Stromversorgung aufweist. Dabei sind die elektrischen Anschlüsse selbstverständlich mit deren Funktionsschichten beziehungsweise einer Anode und einer Kathode verschaltet. Dadurch ist ein kompaktes und funktionales Gesamtsystem geschaffen, dass die geforderte elektrische Reihenschaltung günstig umsetzt. Insbesondere sind die Spannungen in allen Funktionsschichten praktisch gleich ohne dass eine aufwendige Spannungsbegrenzung durch eine Leistungselektronik notwendig ist. Dabei ist es selbstverständlich so, dass bei einer anderen Bordspannung, beispielsweise bei einer Bordspannung von 24 Volt, eine entsprechend größere Anzahl von Trägern mit Funktionsschichten nach dem gleichen Prinzip zusammengeschaltet werden können.Thus, in a development of the invention, it is provided that the anode of an upper functional layer of a carrier i is connected to the cathode of the lower functional layer of a carrier i + 1. Furthermore, the anode of the lower functional layer of a carrier i + 1 is connected to the cathode of the upper functional layer of a carrier i + 1. Its anode is in turn connected to the cathode of the lower functional layer of a carrier i + 2. In this way, all six functional layers can advantageously be interconnected electrically, wherein, in a further embodiment, one of the carriers provided with functional layers again has connections for an external power supply. Of course, the electrical connections are interconnected with their functional layers or an anode and a cathode. As a result, a compact and functional overall system is created that lowers the required electrical series connection. In particular, the voltages in all functional layers are practically the same without a complex voltage limitation by power electronics being necessary. It is understood, of course, that at a different on-board voltage, for example at an on-board voltage of 24 volts, a correspondingly larger number of carriers can be interconnected with functional layers according to the same principle.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die gewellten mit Funktionsschichten versehenen Träger zusammen mit jeweils einer Zwischenlage zu einem zylindrischen elektrochemischen Stickoxidkatalysatorsystem gewickelt sind. Dabei ist die Wicklung im Uhrzeigersinn oder Gegenuhrzeigersinn ausgerichtet. Die Zwischenlagen verhindern bei einer solchen Wicklung, dass die gewellten Funktionsschichten ineinandergreifen und somit keine ausreichend bemessenen Strömungskanäle zur Verfügung stehen.In a development of the invention, it is provided that the corrugated carriers provided with functional layers are wound together with one intermediate layer each to form a cylindrical electrochemical nitrogen oxide catalyst system. The winding is oriented in a clockwise or counterclockwise direction. In such a winding, the intermediate layers prevent the corrugated functional layers from intermeshing and thus not having sufficiently dimensioned flow channels.

Anstelle einer Wicklung können die gewellten Funktionsschichten zusammen mit jeweils einer Zwischenlage mäanderförmig gefaltet sein oder in sonstiger Weise so geschichtet sein, dass die örtliche Nähe der Lagen zueinander gewährleistet ist. Durch alle diese Ausführungen wird zusammenfassend also erreicht, dass ein monolithischer (3D-)Reaktor so gebildet wird, dass die örtliche Nähe der Lagen gemessen an der Ausdehnung des Reaktors erhalten bleibt. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Lagen lokal quasi die gleiche Temperatur trotzt globaler Temperaturgradienten über die Ausdehnung des Reaktors erfahren.Instead of a winding, the corrugated functional layers can be folded meander-shaped together with one intermediate layer in each case or be layered in another way in such a way that the local proximity of the layers to one another is ensured. In summary, all these embodiments thus achieve that a monolithic (3D) reactor is formed in such a way that the local proximity of the layers is maintained as measured by the extent of the reactor. This ensures that the layers locally experience virtually the same temperature defies global temperature gradient over the extent of the reactor.

Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in den Figuren dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben ist.Further, advantageous embodiments of the invention are described in the drawings, in which an illustrated in the figures embodiment of the invention is described in more detail.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Es zeigen:Show it:

1 einen Schnitt durch einen Träger mit beidseitig spiegelsymmetrisch angebrachten Funktionsschichten, 1 a section through a carrier with mirror-symmetrically attached functional layers on both sides,

2 drei sternförmig zusammengefügte Träger mit Funktionsschichten, wobei die Träger auf einem Grundträger angeordnet sind, 2 three star-shaped assembled carriers with functional layers, wherein the carriers are arranged on a base carrier,

3 ein elektrochemisches Stickoxidkatalysatorsystem, ausgehend von einem Trägersystem nach 2, bei dem die mit Funktionsschichten versehenen Träger eine wellenförmige Prägung aufweisen und unter Einfügung je einer Zwischenlage im Gegenuhrzeigersinn zu einem zylindrischen elektrochemischen Stickoxidkatalysatorsystem gewickelt sind, und 3 an electrochemical nitric oxide catalyst system, starting from a carrier system according to 2 in which the functional-layered carriers have a wavy embossing and are wound with insertion of an intermediate layer in a counterclockwise direction to a cylindrical electrochemical nitrogen oxide catalyst system, and

4 eine perspektivische Darstellung des zylindrischen elektrochemischen Stickoxidkatalysatorsystems gemäß 3. 4 a perspective view of the cylindrical electrochemical nitric oxide catalyst according to 3 ,

Ausführungsform der Erfindung Embodiment of the invention

Der Träger 1 gemäß 1 ist aus einem porösen, beispielsweise keramischen Material hergestellt. Beidseitig spiegelsymmetrisch sind auf dem Träger 1 Funktionsschichten 2 angeordnet. Diese Funktionsschichten 2 weisen jeweils eine Anode 3, daran anschließend ein Elektrolyt 4 und wiederum daran anschließend eine Kathode 5 auf. Die die Elektroden bildende Anode 3 und Kathode 5 sind beispielsweise aus Platin gefertigt. Der Elektrolyt 4 ist beispielsweise ein Zirkonium-Elektrolyt (ZrO2-Elektrolyt). An die Katode 5 schließt Katalysatormaterial 6 an, das beispielsweise aus Nickeloxid (NiO) und/oder aus Yttrium-Zusatz stabilisiertes, kubisches Zirkonium (YSZ) besteht.The carrier 1 according to 1 is made of a porous, for example ceramic material. Both sides mirror symmetry are on the support 1 functional layers 2 arranged. These functional layers 2 each have an anode 3 , followed by an electrolyte 4 and then again a cathode 5 on. The anode forming the electrodes 3 and cathode 5 are made of platinum, for example. The electrolyte 4 is for example a zirconium electrolyte (ZrO 2 electrolyte). To the cathode 5 closes catalyst material 6 to, for example, of nickel oxide (NiO) and / or yttrium addition stabilized, cubic zirconium (YSZ) consists.

Die so auf dem Träger 1 angeordneten Funktionsschichten 2 bilden einen Teilreaktor, der die NOx Anteile in dem durch den Katalysator geleiteten Abgas spaltet. Die üblicherweise auftretende Deaktivierung durch Sauerstoffadsorption wird durch die integrierte elektrochemische Sauerstoffpumpe vermieden. Die Wirkweise beruht demnach auf folgenden Gleichungen: 2NO → N2 + O2 beziehungsweise 2NO2 → N2 + 2O2 The way on the carrier 1 arranged functional layers 2 form a partial reactor which splits the NO x components in the exhaust gas conducted through the catalyst. The usually occurring deactivation by oxygen adsorption is avoided by the integrated electrochemical oxygen pump. The mode of action is based on the following equations: 2NO → N 2 + O 2 or 2NO 2 → N 2 + 2O 2

Der entstehende Sauerstoff wird kontinuierlich durch Anlegen einer äußeren Spannung von der Oberfläche des Materials abgepumpt. Dieses Prinzip ermöglicht eine kontinuierliche NOx Minderung ohne jegliche Zusatzstoffe wie beispielsweise sogenanntes AdBlue.The resulting oxygen is pumped out continuously by applying an external stress to the surface of the material. This principle allows a continuous NO x reduction without any additives such as so-called AdBlue.

In 2 ist eine sternförmige Zusammensetzung von drei Trägern 1 auf einem Grundträger 7 dargestellt. Der Grundträger ist aus einem kompatiblen Material zu den Trägern 1 hergestellt. Der Träger 1(i) ist mit Anschlüssen 8a, 8b für eine äußere Stromversorgung versehen. Die elektrischen Anschlüsse sind dabei mit der Kathode 5 der oberen Funktionsschicht 2 des Trägers 1(i) und der Anode 3 der unteren Funktionsschicht 3 des Trägers 1(i) verschaltet. Die Anode 3 der oberen Funktionsschicht 2 des Trägers 1(i) ist mit der Kathode 5 der unteren Funktionsschicht (spiegelsymmetrisch) des Trägers 1(i + 1) verschaltet. Dessen Anode 3 ist – wie durch die Verbindungsleitung 9 dargestellt ist – mit der Kathode 5 der oberen Funktionsschicht 2 des Trägers 1(i + 1) verschaltet. Auf diese Weise setzt sich die Verschaltung über den Träger 1(i + 2) fort bis zu der Kathode 5 der unteren Funktionsschicht 2 des Trägers 1(i), an dessen Anode 3 der elektrische Anschluss 8b angeschlossen ist.In 2 is a star-shaped composition of three carriers 1 on a base carrier 7 shown. The base carrier is made of a compatible material to the carriers 1 produced. The carrier 1 (i) is with connections 8a . 8b provided for an external power supply. The electrical connections are with the cathode 5 the upper functional layer 2 of the carrier 1 (i) and the anode 3 the lower functional layer 3 of the carrier 1 (i) connected. The anode 3 the upper functional layer 2 of the carrier 1 (i) is with the cathode 5 the lower functional layer (mirror-symmetrical) of the carrier 1 (i + 1) connected. Its anode 3 is - as through the connection line 9 is shown - with the cathode 5 the upper functional layer 2 of the carrier 1 (i + 1) connected. In this way, the interconnection is via the carrier 1 (i + 2) away to the cathode 5 the lower functional layer 2 of the carrier 1 (i) , at the anode 3 the electrical connection 8b connected.

Die einzelnen mit Funktionsschichten 2 versehenen Träger 1 beziehungsweise Teilreaktoren haben eine räumliche Erstreckung, die in 2 durch die dargestellten Wellenlinien widergegeben ist.The individual with functional layers 2 provided carrier 1 or partial reactors have a spatial extent, which in 2 is reflected by the illustrated wavy lines.

In 3 ist der zentrale Grundträger 7 dargestellt, von dem ausgehend die drei Träger 1 mit den jeweiligen Funktionsschichten 2 im Gegenuhrzeigersinn unter Zwischenlage je einer Zwischenlage 10 zu einem zylindrischen elektrochemischen Stickoxid-Katalysatorsystem gewickelt sind. Dabei sind die einzelnen mit Funktionsschichten 2 versehenen Träger 1 nach einer geringen Entfernung von dem Grundträger 7 wellenförmig geprägt. Diese wellenförmige Prägung schafft die notwendigen Strömungskanäle für das durchzuleitende motorische Abgas.In 3 is the central base carrier 7 represented, starting from the three carriers 1 with the respective functional layers 2 counterclockwise with interposition of one intermediate layer 10 are wound into a cylindrical electrochemical nitric oxide catalyst system. Here are the individual with functional layers 2 provided carrier 1 after a short distance from the base support 7 wavy shaped. This wave-shaped embossment creates the necessary flow channels for the engine exhaust to be passed through.

4 zeigt eine perspektivische Ansicht des elektrochemischen Stickoxidkatalysatorsystems. Dabei ist dieses Stickoxidkatalysatorsystem selbstverständlich noch in ein geeignetes Gehäuse eingesetzt, wobei das Gehäuse Öffnungen zum Durchleiten des Abgases aufweist. Das Abgas strömt dabei entsprechend dem Pfeil 11 in Längsrichtung durch das Stickoxidkatalysatorsystem. 4 shows a perspective view of the electrochemical nitric oxide catalyst system. Of course, this nitrogen oxide catalyst system is still used in a suitable housing, wherein the housing has openings for passing the exhaust gas. The exhaust gas flows according to the arrow 11 in the longitudinal direction through the nitrogen oxide catalyst system.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10392987 T5 [0002] DE 10392987 T5 [0002]

Claims (13)

Elektrochemischer Stickoxidkatalysator, aufweisend eine Anode (3), ein Elektrolyt (4), eine Kathode (5) und ein Katalysatormaterial (6), wobei an die Anode (3) und Kathode (5) ein elektrisches Potenzial anlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode (3), das Elektrolyt (4), die Kathode (5) und das Katalysatormaterial (6) zu einer Funktionsschicht (2) zusammengefasst sind und dass zwei Funktionsschichten (2) auf einem gemeinsamen Träger (1) zur Bildung eines Teilreaktors angeordnet sind.Electrochemical nitric oxide catalyst comprising an anode ( 3 ), an electrolyte ( 4 ), a cathode ( 5 ) and a catalyst material ( 6 ), where to the anode ( 3 ) and cathode ( 5 ) an electric potential can be applied, characterized in that the anode ( 3 ), the electrolyte ( 4 ), the cathode ( 5 ) and the catalyst material ( 6 ) to a functional layer ( 2 ) and that two functional layers ( 2 ) on a common carrier ( 1 ) are arranged to form a partial reactor. Elektrochemischer Stickoxidkatalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsschichten (2) beidseitig spiegelsymmetrisch auf dem Träger (1) angeordnet sind.Electrochemical nitric oxide catalyst according to claim 1, characterized in that the functional layers ( 2 ) mirror-symmetrical on both sides of the support ( 1 ) are arranged. Elektrochemischer Stickoxidkatalysator nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere mit Funktionsschichten (2) versehene Träger (1) elektrisch in Reihe geschaltet sind.Electrochemical nitrogen oxide catalyst according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of functional layers ( 2 ) provided carriers ( 1 ) are electrically connected in series. Elektrochemischer Stickoxidkatalysator nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere mit Funktionsschichten (2) versehene Träger (1) lagenförmig zueinander angeordnet sind.Electrochemical nitrogen oxide catalyst according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of functional layers ( 2 ) provided carriers ( 1 ) are arranged in a layered relationship to each other. Elektrochemischer Stickoxidkatalysator nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mit Funktionsschichten (2) versehene Träger (1) eine wellenförmige Prägung aufweist.Electrochemical nitric oxide catalyst according to one of the preceding claims, characterized in that the functional layer ( 2 ) provided carriers ( 1 ) has a wavy embossing. Elektrochemischer Stickoxidkatalysator nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass drei Träger (1) sternförmig so zusammengefügt sind, dass stirnseitige Kanten der Funktionsschichten (2) zueinander weisen.Electrochemical nitric oxide catalyst according to one of the preceding claims, characterized in that three carriers ( 1 ) are joined together in a star shape such that end edges of the functional layers ( 2 ) facing each other. Elektrochemischer Stickoxidkatalysator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Funktionsschichten (2) versehenen Träger (1) auf einem Grundträger (7) angeordnet sind.Electrochemical nitric oxide catalyst according to claim 5, characterized in that the functional layers ( 2 ) ( 1 ) on a base support ( 7 ) are arranged. Elektrochemischer Stickoxidkatalysator nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode (3) einer oberen Funktionsschicht (2) einen Trägers (1i) mit der Kathode (5) der unteren Funktionsschicht (2) eines Trägers (1i + 1) verbunden ist.Electrochemical nitric oxide catalyst according to one of the preceding claims, characterized in that the anode ( 3 ) an upper functional layer ( 2 ) a carrier ( 1i ) with the cathode ( 5 ) of the lower functional layer ( 2 ) of a carrier ( 1i + 1 ) connected is. Elektrochemischer Stickoxidkatalysator nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode (3) der unteren Funktionsschicht (2) eines Trägers (1i + 1) mit der Kathode (5) der oberen Funktionsschicht (2) des Trägers (1i + 1) verbunden ist.Electrochemical nitric oxide catalyst according to one of the preceding claims, characterized in that the anode ( 3 ) of the lower functional layer ( 2 ) of a carrier ( 1i + 1 ) with the cathode ( 5 ) of the upper functional layer ( 2 ) of the carrier ( 1i + 1 ) connected is. Elektrochemischer Stickoxidkatalysator nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einer der mit Funktionsschichten (2) versehenen Träger (1) Anschlüsse (8a, 8b) für eine äußere Stromversorgung aufweist.Electrochemical nitrogen oxide catalyst according to one of the preceding claims, characterized in that one of the functional layers ( 2 ) ( 1 ) Connections ( 8a . 8b ) for an external power supply. Elektrochemischer Stickoxidkatalysator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (1) gasdurchlässig ist.Electrochemical nitric oxide catalyst according to claim 1 or 2, characterized in that the carrier ( 1 ) is gas permeable. Elektrochemischer Stickoxidkatalysator nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gewellten mit Funktionsschichten (2) versehenen Träger (1) zusammen mit jeweils einer Zwischenlage (10) zu einem zylindrischen elektrochemischen Stickoxidkatalysatorsystem gewickelt sind.Electrochemical nitrogen oxide catalyst according to one of the preceding claims, characterized in that the corrugated with functional layers ( 2 ) ( 1 ) together with one intermediate layer each ( 10 ) are wound into a cylindrical electrochemical nitrogen oxide catalyst system. Elektrochemischer Stickoxidkatalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die gewellten mit Funktionsschichten (2) versehenden Träger (1) zusammen mit jeweils einer Zwischenlage mäanderförmig gefaltet sind.Electrochemical nitric oxide catalyst according to one of claims 1 to 10, characterized in that the corrugated with functional layers ( 2 ) ( 1 ) are folded meander-shaped together with one intermediate layer.
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