DE102013205197B4 - Verfahren zur selektiven Oxidation von Kohlenmonoxid und Verfahren zum Reinigen eines Abgasstroms eines Verbrennungsmotors - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Oxidieren von Kohlenmonoxid (CO) zu CO2 in einem Gas, welches auch Ammoniak (NH3) und Sauerstoff enthält, wobei sich das Gas bei einer Temperatur in dem Bereich von 200–400°C befindet; wobei das Verfahren umfasst, dass: ein Strom des CO-haltigen Gases in Kontakt mit Katalysatorpartikeln geleitet wird, welche Mischoxide von Cer (Ce), Zirkonium (Zr) und Kupfer (Cu) umfassen, wobei das CO-haltige Gas mit den Katalysatorpartikeln für eine Zeit in Kontakt steht, die geeignet ist, um CO ohne eine Oxidation des Ammoniakgehaltes des Gases zu CO2 zu oxidieren.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die Offenlegung betrifft Katalysatormaterialien für die selektive Oxidation von Kohlenmonoxid in einem strömenden Gasstrom, der Kohlenmonoxid, Ammoniak und Sauerstoff umfasst. Solche Katalysatoren können z. B. zweckdienlich bei der Behandlung von Abgas aus einem Benzin-Magermotor sein, der betrieben wird, um passiv Ammoniak für die Reduktion von Stickoxiden in dem Abgas bereitzustellen.
  • HINTERGRUND
  • Benzinmotoren in Kraftfahrzeugen wurden gesteuert, um nahe bei einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis (LKV) zu arbeiten, sodass das Kohlenmonoxid (CO), unverbrannte oder teilweise verbrannte Kohlenwasserstoffe (KW) und Stickoxide (NOx) in dem Abgasstrom gleichzeitig in Kohlendioxid (CO2), Stickstoff (N2) und Wasser umgewandelt werden können, wenn es in Kontakt mit einem geeigneten Katalysator aus der Platinmetallgruppe (PGM) geleitet wird. In diesem Motorbetriebsmodus zeichnet sich der Katalysator als ein Dreiwege-Katalysator (TWC, vom engl. three-way-catalyst) aus. Mit dem immer weiter ansteigenden Bedarf an einer besseren Kraftstoffökonomie besteht heutzutage Interesse am Betrieb von Benzinmotoren wie z. B. Benzin-Direkteinspritzmotoren (SIDI, vom engl. spark-ignition direct-injection) bei LKV-Werten, die bei einem relativ überstöchiometrischen Verhältnis (d. h. kraftstoffarm) arbeiten. Die Direkteinspritzung von Benzin in jeden Motorzylinder lässt zu, dass sich ein zündfähiges Luft-Kraftstoff-Gemisch nahe dem Zündfunken bildet, um die Verbrennung von kraftstoffärmeren Gemischen anderswo im Brennraum zu initialisieren. In einigen begrenzten Perioden des Motorbetriebes kann das LKV ein leicht unterstöchiometrisches Verhältnis sein, aber für den Großteil des Motorbetriebes wird der Motor kraftstoffarm betrieben, um den Kraftstoffwirkungsgrad zu maximieren.
  • Im Vergleich mit einem stöchiometrischen LKV-Motorbetrieb reduziert ein kraftstoffarmer Motorbetrieb die Menge an CO und KW in dem Abgas, erhöht aber die Menge an NOX, die entfernt werden muss. Das Abgas von solchen Magermotoren wird noch immer durch einen Durchflussreaktor, welcher einen PGM-Katalysator enthält, geleitet, um viel von dem CO und den KW zu CO2 und Wasser zu oxidieren. Dann wird aber dem Abgasstrom ein Reduktionsmittelmaterial zugesetzt, das mit den NOX reaktiv ist, um sie in N2 und Wasser umzuwandeln. Das Abgas, welches das Reduktionsmittelmaterial enthält, wird weiter durch einen Durchflussreaktor geleitet, welcher einen Reduktionskatalysator enthält, um die Reduktion der NOX zu N2 und Wasser zu begünstigen. Da das zugesetzte Reduktionsmittelmaterial und der Reduktionskatalysator bei der Behandlung des Abgases zusammenarbeiten müssen, wird diese Anwendung als selektive katalytische Reduktion (SCR) in Bezug auf die Entfernung von NOX bezeichnet.
  • In einer bekannten SCR-Anwendung (insbesondere für Dieselmotoren) ist es üblich, eine wässrige Lösung von Harnstoff in dem Fahrzeug zu speichern und eine kontrollierte Menge der Harnstofflösung nach Bedarf in den Abgasstrom einzuspritzen. Der Harnstoff zersetzt sich schnell zu Ammoniak (und Kohlendioxid) und der Ammoniak dient als das Reduktionsmittelmaterial für die NOX-Reduktionsreaktion. Der strömende Strom wird daraufhin über einen geeigneten Reduktionskatalysator wie z. B. ein kupferausgetauschtes partikelförmiges Zeolith- und/oder ein eisenausgetauschtes Zeolithmaterial geleitet. Dieses Verfahren zur NOX-Reduktion wird allgemein als ein NH3 verwendendes Verfahren zur katalytischen Reduktion (SCR) von NOX bezeichnet.
  • Die im Fahrzeug eingebaute Speicherung eines Reduktionsmittelmaterials wie z. B. Harnstoff und dessen bewerkstelligte Einspritzung in das strömende Abgas aus dem Motor gestattet Flexibilität in dem Management eines Magermotorbetriebes. Der NOX-Gehalt des Abgases kann mit einem NOX-Sensor gemessen werden, und der Zusatz des Reduktionsmittelmaterials kann computergesteuert in Ansprechen auf den Ausgang des NOX-Sensors sein. Der Bediener des Fahrzeuges muss aber die Versorgung der Harnstofflösung kontinuierlich wieder auffüllen und muss auch die Lösung vor dem Gefrieren schützen. Ammoniak ist ein geeignetes Reduktionsmittel für NOX in einem Fahrzeugabgasstrom, es wäre aber von Vorteil, wenn das Reduktionsmittel oder seine Vorstufe nicht separat in dem Fahrzeug gespeichert werden müsste.
  • Die U.S.-Patentanmeldung US 2010/010 7 605 A1 (die „605-er Anmeldung”) mit dem Titel „Passive Ammonia-Selective Catalytic Reduktion for NOX Control in Internal Combustion Engines” ist dem Antragsteller dieser Erfindung erteilt und offenbart ein Verfahren zum passiven Erzeugen von NH3 in einem Abgasstrom eines mehrzylindrigen Viertakt-Benzinmotors mit Direkteinspritzung, der hauptsächlich in einem kraftstoffarmen Modus betrieben wird. Es gibt jedoch Perioden, während denen der „Mager”-Motor nahe bei einem stöchiometrischen LKV oder etwas kraftstoffreich bezüglich des stöchiometrischen Verhältnisses arbeitet. Solche Perioden können z. B. Leerlaufmodi und Fahrzeugbeschleunigungs-Betriebsmodi umfassen. Die Erfinder haben in der 605-er Anmeldung erkannt, dass ein an Sauerstoff verarmtes Motorabgas NOX, CO und Wasserstoff in hinreichenden Mengen und Anteilen enthielten, um Ammoniak zu bilden, wenn das Abgas durch den direkt an den Abgaskrümmer des Motors gekoppelten PGM-Durchflussreaktor strömte. Die Erfinder haben ferner Anwendungen zur Nutzung dieses passiv erzeugten Ammoniaks erkannt und offenbart, um NOX in einem Durchflussreaktor, welcher einen NH3-SCR-Katalysator enthält und unterstromig des PGM-Reaktors in der Strömung des Abgases angeordnet ist, zu reduzieren. Die Erfinder haben erkannt, dass anstatt dem Abgas eine Harnstofflösung zuzusetzen, der passiv erzeugte Ammoniak die Notwendigkeit einer Harnstoffspeicherung und -einspritzung eliminieren kann.
  • Der unterstromige NH3-SCR-Katalysator dient dazu, das passiv erzeugte NH3 während eines kraftstoffreichen Betriebes temporär zu speichern. Während nachfolgender Perioden eines kraftstoffarmen Motorbetriebes wandelt der NH3-SCR-Katalysator NOX mithilfe des gespeicherten NH3 in dem Abgasstrom effektiv zu N2 und Wasser um. Dieses passive NH3-Erzeugungsverfahren erfordert jedoch ein effektives Management der Betriebsmodi des Motors, um während eines kraftstoffreichen Betriebes genügend NH3 an den NH3-SCR-Katalysator bereitzustellen, sodass eine geeignete Versorgung mit NH3 auf dem NH3-SCR-Katalysator während eines kraftstoffarmen Betriebes zur Verfügung steht, um NOX aus dem Abgas zu entfernen.
  • Es ist anerkannt, dass die NH3-Erzeugung auf einem PGM-Katalysator verstärkt wird, wenn das LKV des zündfähigen Gemisches des Motors während eines kraftstoffreichen Betriebes etwa 14 bis 14,2 beträgt. Wenn der Motor jedoch in diesem kraftstoffreichen Bereich arbeitet, kann der PGM-Katalysator wegen der temporär herabgesetzten Versorgung mit Sauerstoff nun nicht dazu dienen, das CO in dem Abgas effektiv zu oxidieren. Und es ist auch nicht wahrscheinlich, dass das CO in dem NH3 verwendenden Reduktionsreaktor oxidiert wird.
  • Ein Verfahren zum Entfernen von CO aus dem Abgasstrom, welcher aus diesen kraftstoffreichen Perioden resultiert, umfasst das Leiten des Abgasstromes in Kontakt mit einem zweiten Oxidationskatalysator und mit einer zusätzlichen Lufteinspritzung unterstromig des PGM-Katalysators, um die Oxidation des restlichen CO in dem Abgas zu CO2 und Wasser zu begünstigen. Dieser Oxidationskatalysator muss jedoch in der Lage sein, das restliche CO zu oxidieren, ohne auch das NH3 zu oxidieren, das von dem unterstromigen, den Reduktionskatalysator enthaltenden Durchflussreaktor verwendet werden soll.
  • Aus der Druckschrift US 2002/0 114 746 A1 sind Mischoxidkatalysatoren auf Basis von Cer, Zirkon und Kupfer bekannt, die eine Selektivität bei der Oxidation von Kohlenmonoxid in Gegenwart weiterer reduzierender Gase, wie Wasserstoff, aufweisen.
  • Die Druckschrift US 2011/0 230 337 A1 offenbart ebenfalls Mischoxide von Cer, Zirkon und Kupfer und deren Verwendung für die Oxidation von flüchtigen organischen Verbindungen.
  • Die Druckschrift DE 103 00 298 A1 beschreibt ein Abgasreinigungsverfahren, bei dem zunächst mittels eines Katalysators Ammoniak aus fettem Abgas erzeugt wird, welches dann in einem Katalysator für selektive Reduktion von Stickoxid gespeichert wird. Ferner offenbart die Druckschrift DE 103 00 298 A1 einen platinbeschichteten Katalysator ohne sauerstoffspeichernde Komponenten, der für Ammoniak durchlässig ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENLEGUNG
  • Diese Offenlegung beschreibt einen Oxidationskatalysator, der verwendet werden kann, um bevorzugt die Oxidation von CO in einem Gasstrom zu katalysieren, der zumindest Kohlenmonoxid, Ammoniak und Sauerstoff umfasst. Wie weiter beschrieben wird, wird der Oxidationskatalysator üblicherweise in der Form von kleinen Partikeln von Mischoxiden von Cer, Zirkonium und Kupfer (CeZrCuOX) verwendet, die auf Wandflächen eines Durchflussreaktors beschichtet sind. Wenn die Temperatur des Gasstromes in einem geeigneten Bereich liegt, oxidiert der Katalysator Kohlenmonoxid effektiv zu Kohlendioxid mit einem minimalen Effekt auf den Ammoniakgehalt des Gasstromes. Während der offenbarte Katalysator allgemein zweckdienlich für die selektive Behandlung eines Stromes von CO und Ammoniak ist, ist er besonders nützlich für die selektive Oxidation von CO, wenn Ammoniak in einem CO-haltigen kraftstoffreichen Motorabgas erzeugt wird, welches dann über einen PGM-Katalysator strömt. In dieser wichtigen Ausführungsform der Erfindung wird Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid umgewandelt, aber der Ammoniakgehalt des Abgasstromes bleibt für die Verwendung in einem NH3-SCR-Reaktor für NOX erhalten. Demzufolge kann dieser Oxidationskatalysator hierin als ein CO-selektiver Oxidationskatalysator bezeichnet werden.
  • In einer Ausführungsform kann dieser CO-selektive Oxidationskatalysator in einem Abgasbehandlungssystem für einen Magermotor zusammen mit: (1) einem PGM-Katalysator, bevorzugt direkt mit dem Abgaskrümmer gekoppelt, und (2) zumindest einem NH3-SCR-Katalysator auf Zeolithbasis verwendet werden, der in der Abgasströmung unterstromig des PGM-Katalysators positioniert ist. In diesem System ist der CO-selektive Oxidationskatalysator unterstromig des PGM-Katalysators und oberstromig zumindest eines NH3-SCR-Katalysatorreaktors angeordnet. In dieser Anordnung minimiert der CO-selektive Oxidationskatalysator die Oxidation des von dem PGM-Katalysator in dem Abgasstrom während eines kraftstoffreichen Motorbetriebes erzeugten NH3. Somit wird das NH3 für einen oder mehrere NH3-SCR-Katalysatorreaktoren zur Verfügung stehen, um an den NOX-Reduktionsreaktionen während eines kraftstoffarmen Betriebes mitzuwirken.
  • In einer anderen Ausführungsform kann das Abgasbehandlungssystem eine O2-Dosier- oder -Einspritzvorrichtung umfassen, die oberstromig des CO-selektiven Oxidationskatalysators angeordnet ist, um eine entsprechende Menge Sauerstoff in dem Abgasstrom für eine selektive Oxidation von CO über dem Mischoxidkatalysator bereitzustellen. Die O2-Dosiervorrichtung sollte unterstromig des PGM-Katalysators angeordnet sein, um nicht die NH3-Erzeugungsleistung des PGM-Katalysators zu stören.
  • In Übereinstimmung mit offenbarten Ausführungsformen kann der partikelförmige Mischoxid-CeZrCuOX-Katalysator verwendet werden, um die Oxidation von CO in NH3- und O2-haltigen Abgasströmen, die sich bei einer Temperatur in dem Bereich von etwa 200–400°C befinden, effektiv und selektiv zu katalysieren. In diesem Temperaturbereich zeigen die Mischoxidpartikel eine minimale Tendenz, Ammoniak zu oxidieren.
  • Die CeZrCuOX-Mischoxidpartikel können zur Verwendung als der CO-selektive Oxidationskatalysator unter Verwendung eines Copräzipitationsverfahrens zubereitet werden. In einigen bevorzugten Ausführungsformen können die Molverhältnisse von Ce, Zr und Cu in dem CO-selektiven Oxidationskatalysator derart gesteuert werden, dass sie innerhalb der folgenden Bereiche liegen: Ce/(Ce-Zr-Cu) = 0,50–0,70, Zr/(Ce-Zr-Cu) = 0,10–0,20 und Cu/(Ce-Zr-Cu) = 0,15–0,35, wobei die Summe der Molverhältnisse von Ce, Zr und Cu gleich 1 ist. Der Wert von x ist von den Anteilen und dem Oxidationszustand der Metallelemente abhängig, liegt aber typischerweise in dem Bereich von etwa eins bis 2+ oder drei. Diese Zusammensetzungen können gebildet werden, indem geeignete Vorläuferverbindungen von Cer, Zirkonium und Kupfer in gewünschten molaren Anteilen in einem gemeinsamen Lösungsmittel gelöst werden. Die Vorläuferverbindungen enthalten bevorzugt Sauerstoff. Es können z. B. Nitrate von Cer, Zirkonium und Kupfer in Wasser gelöst werden.
  • In dem Beispiel einer wässrigen Lösung der jeweiligen Nitrate kann ein Fällungsmittel wie z. B. Ammoniak oder Natronlauge zugesetzt werden, um den pH der Lösung zu erhöhen und die Copräzipitation von Ce-, Zr-, und Cu-Mischhydroxiden auszulösen. Der getrocknete Niederschlag kann dann an der Luft bei einer Temperatur von etwa 400°C bis 500°C für 4 bis 6 Stunden kalziniert werden, um die Ce-, Zr-, und Cu-Hydroxide zu entwässern und Mischoxide der jeweiligen Grundmetalle zu bilden. Der Ausdruck „Mischoxide” wird in dieser Patentbeschreibung in der Bedeutung von Oxiden verwendet, die Kationen von mehr als einem Grundmetallelement enthalten können, oder in denen die Kationen in mehr als einem Oxidationszustand vorhanden sein können.
  • In vielen Ausführungsformen der Erfindung wird der Mischoxidkatalysator in Kombination mit anderen katalytischen Reaktoren verwendet, um die Abgasbestandteile aus einem Fahrzeugmotor, der hauptsächlich in einem kraftstoffarmen Modus, aber mit dazwischen liegenden Perioden eines kraftstoffreichen Betriebsmodus arbeitet, dynamisch zu behandeln. Tatsächlich wird der Mischoxidkatalysator besonders zweckdienlich, wenn der Motorbetrieb geregelt wird, um eine passive Versorgung von Ammoniak für die katalytische Reduktion von NOX bereitzustellen, die in einem Magermotorbetrieb produziert werden. Im Allgemeinen wird das kraftstoffarme oder kraftstoffreiche Motorabgas zuerst durch einen Reaktor, welcher einen PGM-Katalysator enthält und direkt mit dem Motorabgaskrümmer gekoppelt ist (für höhere Abgastemperaturen) und dann durch einen oder mehrere unterstromige NH3-SCR-Reaktoren geleitet. Somit wird der Mischoxidkatalysator dieser Erfindung typischerweise verwendet, unmittelbar nachdem das Abgas durch den PGM-Reaktor geströmt ist.
  • Das Gemisch aus Kohlenmonoxid und Ammoniak wird gebildet, wie in dieser Patentbeschreibung oben beschrieben, wenn Abgasbestandteile aus dem kraftstoffreichen Betrieb eines Fahrzeugmotors in Kontakt mit einem PGM-Katalysator geleitet werden. Der PGM-Katalysator kann Partikel aus einem oder mehreren Platingruppenmetallen (PGM), wie z. B. Platin (Pt), Palladium (Pd) und Rhodium (Rh) umfassen, die auf Partikeln aus Aluminiumoxid (Al2O3) und/oder Ceroxid (CeO2) getragen sind. Es kann jedoch bevorzugt sein, PGM-Materialien zu verwenden, die Sauerstoff während eines kraftstoffarmen Betriebes für die Oxidation während eines kraftstoffreichen Betriebes nicht speichern, um die Oxidation von Ammoniak zu minimieren. Der PGM-Katalysator kann z. B. auf Al2O3 getragene Partikel von Pt und Rh umfassen, wobei das Molverhältnis zwischen Pd und Rh 6:1 beträgt. Der unterstromige NH3-SCR-Katalysator kann Partikel von einem kupfer (Cu)- oder eisen (Fe)-ionenausgetauschten geeigneten Zeolith oder eine Silicoaluminophosphat-Zusammensetzung umfassen.
  • Partikel des PGM-Katalysators, des CeZrCuOX-Mischoxidkatalysators und des NH3-SCR-Katalysators können auf einem oder mehreren Stützkörpern mit einer großen Oberfläche in der Form einer oder mehrerer dünner Washcoat-Schicht oder -Schichten verteilt sein. Diese den Katalysator tragenden Stützkörper können innerhalb von Durchflussreaktoren untergebracht und entlang des Strömungspfades des Abgasstromes aus dem Motor positioniert sein. Die spezielle Lage jedes dieser Reaktoren in dem Abgasbehandlungssystem kann von dem Betriebstemperaturbereich eines jeden der Katalysatormaterialien abhängig sein. Im Allgemeinen können Partikel des PGM-Katalysators innerhalb eines Durchflussreaktors untergebracht sein, der direkt an den Motor gekoppelt ist, und Partikel des NH3-SCR-Katalysators können unterstromig in dem Abgasströmungspfad in einem oder mehreren Durchflussreaktoren untergebracht sein, die sich unter dem Fahrzeugboden befinden. Der CO-selektive Oxidationskatalysator kann in dem Abgassystem an Orten unterstromig des PGM-Reaktors positioniert und geeignet sein, um CO zu oxidieren und Ammoniak für einen NH3-SCR-Reaktor zu erhalten.
  • Es ist allgemein anerkannt, dass ein Fahrzeugmotor geregelt werden kann, um während eines Motorleerlaufes, einer Fahrzeugbeschleunigung und anderen Betriebsmodi kraftstoffreich zu arbeiten, selbst wenn der Motor geregelt wird, während der meisten seiner Betriebsmodi kraftstoffarm zu arbeiten. So lange die NH3-SCR-Katalysatorpartikel eine entsprechende Versorgung von NH3 aufweisen, können NOX kontinuierlich aus dem Abgasstrom entfernt werden, selbst bei länger andauernden Perioden eines kraftstoffarmen Motorbetriebes. Um festzustellen, wann solch ein/e kraftstoffreiche/r Periode oder Zyklus eingeleitet werden sollte, kann das Abgassystem zumindest einen NOX-Sensor umfassen, der unterstromig des/der einen oder mehreren NH3-SCR-Reaktoren angeordnet ist. Wenn ein NOX-Sensor anzeigt, dass NOX aus dem einen oder den mehreren NH3-SCR-Reaktoren entweichen, kann ein kraftstoffreicher Motorbetriebszyklus ausgelöst werden, um die NH3-Speicherstellen auf den NH3-SCR-Katalysatorpartikeln wieder aufzufüllen. Überdies kann jeder NH3-SCR-Reaktor mit einem NH3-Sensor ausgestattet sein, um zu signalisieren, wenn die NH3-Speicherstellen auf dem NH3-SCR-Katalysator mit NH3 gesättigt sind, sodass der kraftstoffarme Betrieb schnell fortsetzen kann.
  • Des Weiteren kann das passive NH3-SCR-System NH3-Speicherstellen auf dem NH3-SCR-Katalysator wieder auffüllen, indem es die kraftstoffreichen Perioden nutzt, die zwangsläufig und wiederholt während normaler, täglicher Fahrbedingungen auftreten.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Veranschaulichung eines Verbrennungsmotors, eines Kraftstoffversorgungssystems, eines Luftansaugsystems und eines Abgassystems eines Kraftfahrzeuges. In dieser Veranschaulichung umfasst das Abgassystem drei in Reihe angeordnete mit einem Katalysator versehene Durchflussreaktoren, welche formuliert sind, um den Abgasstrom aus dem Motor vor dem Austrag in die Umgebung zusammenwirkend und erfolgreich zu behandeln.
  • 2 ist eine aufgeschnittene Ansicht eines der schematisch veranschaulichten, in 1 abgebildeten, mit einem Katalysator versehenen Durchflussreaktoren. Dieser mit einem Katalysator versehene Durchflussreaktor umfasst einen geeigneten hochtemperaturfähigen und oxidationsbeständigen Metallbehälter, der einen den Katalysator tragenden Stützkörper beherbergt, welcher von einem Montagematerial in Position gehalten wird. In dieser Veranschaulichung ist der Stützkörper ein stranggepresster, keramischer, wabenförmiger Monolith und umfasst mehrer kleine, quadratische, parallele Durchflusskanäle, die durch Wände definiert sind, welche sich längs von einer Einlass- zu einer Auslassseite des Stützkörpers erstrecken. Ein Abschnitt des Behälters, des Montagematerials und des Stützkörpers wurde in dieser Veranschaulichung weggeschnitten, um die innere Struktur des Stützkörpers besser deutlich zu machen.
  • 2A ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts der Einlassseite des in 2 abgebildeten stranggepressten, keramischen, wabenförmigen Stützkörpers, welche die inneren Durchflusskanäle und Wände des Stützkörper besser deutlich macht.
  • 3 ist ein Graph der Umwandlung (%), aufgetragen gegen die Temperatur (°C), der die CO(Kurve in Volllinie)- und NH3(Kurve in Strichlinie)-Umwandlungsleistung eines herkömmlichen Pd/Rh-Dreiwege-Katalysators als eine Funktion der Temperatur in einem Gasstrom zeigt, welcher 5000 ppmv CO, 1500 ppmv NH3, 5 Vol.-% CO2, 0,5 Vol.-% O2, 5 Vol.-% H2O und N2 als Rest umfasst; SV = 30000 h–1. Die prozentualen CO- und NH3-Umwandlungswerte wurden durch Vergleichen der Konzentration von CO und NH3 in dem Gasstrom an sowohl dem Einlass ([CO]Einlass oder [NH3]Einlass) als auch dem Auslass ([CO]Auslass oder [NH3]Auslass) eines rohrförmigen Quarzreaktors berechnet.
  • 4 ist ein Graph der Umwandlung (%), aufgetragen gegen die Temperatur (°C), der die CO(Kurve in Volllinie)- und NH3(Kurve in Strichlinie)-Umwandlungsleistung eines Ce0,6Zr0,15Cu0,25O2-Katalysators als eine Funktion der Temperatur in einem Gasstrom zeigt, welcher 5000 ppmv CO, 1500 ppmv NH3, 5 Vol.-% CO2, 0,5 Vol.-% O2, 5 Vol.-% H2O und N2 als Rest umfasst; SV = 30000 h–1. Die prozentualen CO- und NH3-Umwandlungswerte wurden durch Vergleichen der Konzentration von CO und NH3 in dem Gasstrom an sowohl dem Einlass ([CO]Einlass oder [NH3]Einlass) als auch dem Auslass ([CO]Auslass oder [NH3]Auslass) eines rohrförmigen Quarzreaktors berechnet. Das Gebiet zwischen den dunklen vertikalen Linien bei 200°C und 400°C, auch durch die horizontale Linie mit dem Doppelpfeil angezeigt, steht für den Temperaturbereich, in dem der CeZrCuOX-Katalysator effektiv verwendet werden kann, um selektiv CO anstelle von NH3 in Abgasströmen zu oxidieren.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • 1 ist eine schematische Darstellung des Motor- und Abgasdurchgangssystems eines Kraftfahrzeuges 10, welches einen Verbrennungsmotor 12, ein Kraftstoffversorgungssystem 14, ein Luftansaugsystem 16 und ein Abgassystem 18 umfasst. In modernen Motoren sind der Betrieb und die Koordinierung eines jeden dieser Systeme elektronisch computergesteuert als Teil eines gesamten Motormanagementsystems. Der mehrzylindrige Hubkolben-Verbrennungsmotor 12 kann ein Motor mit Eigenzündung (d. h. ein Dieselmotor), ein Motor mit Fremdzündung (d. h. ein Benzinmotor) oder eine Kombination sein. Während seines Betriebes führt oder saugt der Motor 12 eine Luftströmung 20 über das Luftansaugsystem 16 ein, welches einen Luftfilter 22, ein Drosselklappenventil 24 und einen Ansaugkrümmer 26 umfasst, der mit dem Motor 12 gekoppelt ist. Der Motor 12 wird mit Kraftstoff von dem Kraftstoffversorgungssystem 14 versorgt, welches einen Kraftstofftank 28, eine Kraftstoffpumpe 30 und einen Kraftstofffilter 32 umfasst, die Kraftstoff über eine Kraftstoffleitung an die Ansaugkrümmerregion 34 des Motors liefern, das über den Zylindern 36 des Motors liegt.
  • In 1 ist die Ansaugkrümmerregion 34 der Bereich des Motors, in dem eine Vielzahl von Kraftstoffinjektoren oder -düsen (nicht veranschaulicht) angeordnet sein kann. Die Kraftstoffinjektoren oder -düsen des Kraftstoffeinspritzsystems sind ausgestaltet und gesteuert, um für eine Zeitspanne zu öffnen, um eine gewünschte Menge von mit Druck beaufschlagtem Kraftstoff in der Nähe von Einlassventilöffnungen (nicht veranschaulicht) oder direkt in Brennräume der Zylinder 36 des Motors zu verteilen oder zu spritzen. Alternativ kann das Kraftstoffeinspritzsystem einen einzigen Kraftstoffinjektor umfassen, der an einer geeigneten Position innerhalb der Ansaugkrümmerregion 34 angeordnet ist. Dieser einzige Injektor kann gesteuert werden, um eine vorbestimmte Menge von Kraftstoff in die ankommende Luftströmung 20 hinein zu verteilen, sodass die gewünschte Menge von Kraftstoff sequentiell jedem der Zylinder 36 des Motors 12 zugeführt wird, wenn deren jeweilige Einlassventile öffnen, um die sorgsam gesteuerte Ladung von Luft und Kraftstoff aufzunehmen Das Management der Luftströmung und der Kraftstoffeinspritzung und der Menge und der Zeitsteuerung für den Motor in Ansprechen auf eine Gas- oder Bremsenbetätigung des Fahrers wird durch zumindest ein elektronisches Steuermodul (ECM, vom engl. electronic control module) 38 bereitgestellt. Das ECM 38 überwacht bestimmte Motorbetriebsparameter, indem es Eingangsdaten über eine Vielzahl von Signalleitungen empfängt, die an verschiedenen Sensoren an dem Motor und den Systemen, die dem Motor zugehörig sind (nicht gezeigt), angebracht sind. Das ECM 38 verarbeitet die Eingangsdaten und erzeugt Ausgangsdaten, die über einen anderen Satz von Signalleitungen an Aktuatoren an verschiedenen Motor- und Fahrzeugkomponenten gesendet werden. In 1 sind keine Leitungen von irgendwelchen Motorsystemen zu dem ECM 38 gezeigt und es sind keine Leitungen zu irgendwelchen Aktuatoren an dem Motor oder an Fahrzeugkomponenten gezeigt. Normalerweise wäre jedoch eine Vielzahl von Leitungen als Teil des elektronischen Fahrzeugmanagementsystems vorhanden.
  • Das ECM ist insbesondere für das Senden von Signalen an Aktuatoren verantwortlich, welche die Kraftstoffinjektoren und/oder das Drosselklappenventil 24 des Fahrzeuges 10 betreiben, sodass das dem Motor zugeführte zündfähige Gemisch das momentan erwünschte Luft/Kraftstoff-Masseverhältnis (LKV) aufweist. Auf diese Weise ist das ECM in der Lage, das LKV des Gemisches aus Luft und Kraftstoff, welches dem Motor 12 zugeführt wird, in Übereinstimmung mit einer Motorsteuerungsstrategie kontinuierlich zu regeln. Die Menge des in die Zylinder oder in die ankommende Luftströmung eingespritzten Kraftstoffes kann gesteuert werden, um ein vorbestimmtes mageres LKV oder ein vorbestimmtes fettes LKV aufrechtzuerhalten oder um zwischen den zwei Modi des Motorbetriebes umzuschalten. Oder die Menge des eingespritzten Kraftstoffes kann derart gesteuert werden, dass das LKV des zündfähigen Gemisches in einem engen Bereich wie z. B. über und unter dem stöchiometrischen LKV fluktuiert.
  • Das zündfähige Gemisch aus Luft und Kraftstoff wird den Zylindern 36 (üblicherweise vier bis acht) des Motors 12 zuzuführen, und die verschiedenen Verbrennungsprodukte werden aus den Zylindern 36 des Motors 12 durch einen Abgaskrümmer 40 als ein ablaufender Abgasstrom 42 ausgestoßen. Das Abgassystem 18 des Fahrzeuges 10 umfasst einen umschlossenen und eingeschlossenen Abgaskanal und Abgasbehandlungskomponenten, die zusammenwirken, um den Abgasstrom 42 aus dem Motor 12 aufzunehmen und um einen behandelten Abgasstrom 44 aus dem Auspuffendrohr 46 in die umliegenden Umgebung auszutragen. Die Behandlung der Verbrennungsprodukte wird bewerkstelligt, indem der Abgasstrom 42 durch verschiedene Durchflussvorrichtungen hindurch geleitet wird. Ein typisches Abgassystem 18 eines Kraftfahrzeuges 10 umfasst z. B. einen Schalldämpfer 48 und einen Reflexionsschalldämpfer 50, um das Ausmaß des von dem Abgassystem 18 emittierten Lärms zu reduzieren. Das Abgassystem 18 der meisten Motoren umfasst auch zumindest einen mit einem Katalysator versehenen Durchflussreaktor, um (1) die Oxidation von CO zu CO2, (2) die Oxidation von KW zu CO2 und Wasser und (3) die Reduktion von NOX zu N2 und Wasser in dem ablaufenden Abgasstrom 42 aus dem Motor 12 zu begünstigen.
  • Das in 1 gezeigte Abgassystem 18 veranschaulicht drei in Reihe angeordnete mit einem Katalysator versehene Durchflussreaktoren 52, 54, 56, die innerhalb des Weges des Abgasstromes 42 aus dem Motor 12 angeordnet sind. Es sind jedoch viele verschiedene Orte und Anordnungen für den zumindest einen mit einem Katalysator versehenen Durchflussreaktor des Abgassystems 18 möglich. Beispielsweise kann jedes der Katalysatormaterialien des passiven NH3-SCR-Abgasbehandlungssystems in separaten Durchflussreaktoren angeordnet sein oder mehr als eines der Katalysatormaterialien können innerhalb eines einzigen Durchflussreaktors untergebracht sein. Außerdem ist es nicht notwendig, dass die Durchflussreaktoren in einem Strömungspfad mit einer fortschreitenden Reihe angeordnet sind. Die Durchflussreaktoren können z. B. parallel angeordnet sein und ein Teil des Abgasstromes aus dem Motor kann gesteuert werden, um durch einen Durchflussreaktor zu strömen, der den restlichen Teil des Abgases durch einen anderen Durchflussreaktor leitet. Alternativ kann der Abgasstrom aus dem Motor gesteuert werden, um zu einer gegebenen Zeit durch einige, aber nicht alle der Durchflussreaktoren zu strömen.
  • In der in 1 veranschaulichten Ausführungsform kann das PGM-Katalysatorpulver innerhalb eines ersten Durchfluss-Monolithreaktors 52 washcoatbeschichtet sein, der direkt mit dem Abgaskrümmer 40 des Motors 12 gekoppelt ist. Das CO-selektive Oxidationskatalysatorpulver kann innerhalb eines zweiten Durchfluss-Monolithreaktors 54 washcoatbeschichtet sein, der unterstromig des ersten Durchflussreaktors 52 bezogen auf die Strömungsrichtung des Abgasstromes 42 aus dem Motor 12 positioniert ist. Und das NH3-SCR-Katalysatorpulver kann innerhalb eines dritten Durchfluss-Monolithreaktors 56 washcoatbeschichtet sein, der unterstromig sowohl des ersten als auch des zweiten Reaktors 52, 54 in einer Position unter dem Boden positioniert ist. In dieser Ausführungsform kann eine Sauerstoffdosier- oder -einspritzvorrichtung 58 oberstromig des zweiten Durchflussreaktors 54, aber unterstromig des ersten Durchfluss(PGM)-Reaktors 52 angeordnet sein. Die Sauerstoffdosiervorrichtung 58 ist bevorzugt ausgestaltet, um eine Menge Sauerstoff in den strömenden Abgasstrom 42 einzuspritzen, bevor das Abgas über die Partikel des CO-selektiven Oxidationskatalysators strömt.
  • In einer anderen Ausführungsform können Partikel eines ersten NH3-SCR-Katalysators innerhalb eines zweiten Durchfluss-Monolithreaktors 54 washcoatbeschichtet sein, der unterstromig des ersten Durchfluss-Monolithreaktors 52 in einer Position unter dem Boden positioniert ist. Und Partikel des CO-selektiven Oxidationskatalysators und des zusätzlichen NH3-SCR-Katalysators können innerhalb eines dritten Durchfluss-Monolithreaktors 56 washcoatbeschichtet sein, der unterstromig sowohl des ersten als auch des zweiten Monolithreaktors 52, 54 in einer Position unter dem Boden positioniert ist. In dieser Ausführungsform kann die Sauerstoffdosiervorrichtung 58 oberstromig des dritten Durchfluss-Monolithreaktors 56, aber unterstromig des ersten und des zweiten Durchfluss-Monolithreaktors 52, 54 angeordnet sein.
  • In einer noch anderen Ausführungsform können Partikel eines ersten NH3-SCR-Katalysators innerhalb eines zweiten Durchfluss-Monolithreaktors 54 washcoatbeschichtet sein, der unterstromig des ersten Durchfluss-Monolithreaktors 52 in einer Position unter dem Boden positioniert ist. Und Partikel des CO-selektiven Oxidationskatalysators und des zusätzlichen NH3-SCR-Katalysators können innerhalb zweier Monolithreaktoren washcoatbeschichtet sein, die parallel angeordnet und unterstromig sowohl des ersten als auch des zweiten Durchfluss-Monolithreaktors 52, 54 in einer Position unter dem Boden positioniert sind (nicht gezeigt).
  • Der Betriebstemperaturbereich jedes dieser Katalysatoren während typischer Fahrzeug-Fahrbedingungen kann durch Anpassen des Abstandes gesteuert werden, unter dem jeder washcoatbeschichtete Abgaskatalysator in dem Abgassystem von dem Motor angeordnet ist. Im Allgemeinen wird, je näher sich jeder einen Katalysator tragende Stützkörper an dem heißen Abgasauslass des Motors befindet, umso höher die Betriebstemperatur sein. In einer Ausführungsform kann der PGM-Katalysator innerhalb eines Reaktors aufgenommen sein, der direkt mit dem Motor gekoppelt ist, sodass während normaler Fahrbedingungen die durchschnittliche Temperatur des PGM-Katalysators in dem Bereich von etwa 350–550°C liegt. Andererseits können der CO-selektive Oxidationskatalysator und der NH3-SCR-Katalysator innerhalb zumindest eines Reaktors aufgenommen sein, der unterstromig des PGM-Katalysators und unter dem Fahrzeugboden positioniert ist, sodass während normaler Fahrbedingungen die durchschnittliche Temperatur dieser Katalysatoren in dem Bereich von etwa 200–400°C liegt.
  • Außerdem können Partikel jedes dieser Katalysatormaterialien innerhalb mehrerer in Reihe angeordneter Reaktoren untergebracht sein (wobei sich einige Reaktoren näher bei dem Motor befinden als andere), sodass einige der Katalysatorpartikel einem relativ hohen Betriebstemperaturbereich ausgesetzt sind und die anderen Katalysatorpartikel einem relativ niedrigen Betriebstemperaturbereich ausgesetzt sind. Auf diese Weise kann die Architektur des Abgasbehandlungssystems ausgestaltet sein, um einen großen Bereich von Fahrbedingungen abzudecken.
  • Als Illustration ist in 2 ein geeigneter mit einem Katalysator versehener Durchflussreaktor 60 für das passive NH3-SCR-Abgasbehandlungssystem gezeigt. Der mit einem Katalysator versehene Durchflussreaktor 60 umfasst einen Stahllegierungsbehälter 62, der mit einer oberstromigen Öffnung 64 und einer unterstromigen Öffnung 66 geformt ist. Die oberstromige Öffnung 64 ist ausgestaltet, um den Abgasstrom 42 aufzunehmen, und die unterstromige Öffnung 66 ist ausgestaltet, um den Abgasstrom 42 auszutragen. Der Körper des Behälters 62 weist oft einen runden oder elliptischen Querschnitt auf und ist dimensioniert, um einen Stützkörper 68 aufzunehmen, der einen Katalysator trägt. Der Stützkörper weist eine Einlassseite 70 und eine Auslassseite 72 auf, die zu der Strömungsrichtung des Abgasstromes 42 quer stehen. Der Stützkörper 68 wird innerhalb des Behälters 62 durch ein thermisch isolierendes und physikalisch langlebiges Montagematerial 74 in Position gehalten.
  • Der in 2 gezeigte Stützkörper 68 ist ein stranggepresster, keramischer, wabenförmiger Monolith. Es können aber andere thermisch stabile Materialien wie z. B. Edelstahl verwendet werden, um andere geeignete Stützkörper mit großen Oberflächen zu bilden. Wie in 2 gezeigt, umfasst der stranggepresste keramische Stützkörper 68 mehrer kleine, quadratische, parallele Durchflusskanäle 76, die durch Wände 78 definiert sind, welche sich längs von der Einlassseite 70 zu der Auslassseite 72 des Stützkörpers 68 erstrecken. Die Einlassseite 70 des Stützkörpers 68 ist dimensioniert, um eine geeignete Anzahl von Kanälen 76 (bevorzugt zumindest 400 pro Quadratzoll) bereitzustellen, um kollektiv einer erwünschten Strömungsrate für den Abgasstrom 42 und somit einer gewünschten Verweilzeit der Abgase innerhalb des Stützkörpers 68 Rechnung zu tragen. In 2 wurde ein Abschnitt des Behälters 62, des Montagematerials 74 und des Stützkörpers 68 weggeschnitten, um die vielen internen Kanalöffnungen 76 und die Kanalwände 78, die sich von dem Einlass zu dem Auslass des Stützkörpers erstrecken, besser deutlich zu machen.
  • In Anwendungen dieser Erfindung sind feine Katalysatorpartikel auf den Wänden 78 der kleinen Durchflusskanäle 76 in der Form einer oder mehrerer dünner Washcoat-Schicht oder -Schichten abgeschieden. Die große Gesamtoberfläche der vielen Kanalwände 78 stellt eine hinreichende Kontaktfläche zwischen der Abgasströmung 42 und den Katalysatorpartikeln bereit, damit die erwünschten Oxidations-, Reduktions- und Speicherungsreaktionen stattfinden können.
  • Die Abgasströmung kann anderen Vorrichtungen oder mechanischen Einrichtungen ausgesetzt werden, die in 1 nicht ausdrücklich gezeigt sind und die beim Behandeln der Abgasbestandteile hilfreich sein können oder nicht. Diese Vorrichtungen umfassen z. B. einen Dieselpartikelfilter, einen Dreiwege-Katalysator, eine Mager-NOX-Falle, eine Abgasrückführungsleitung und/oder eine Turboladerturbine. Fachleuten werden diese und die vielen anderen Vorrichtungen, denen die Abgasströmung ausgesetzt sein könnte, zweifellos bekannt und verständlich sein.
  • Die obige Erläuterung mit Bezug auf die 1 und 2 beschreibt Orte für den gegenständlichen Kohlenmonoxidoxidations-Katalysator in einem Kraftfahrzeug, in dem der Motor insgesamt kraftstoffarm, aber mit periodischen kraftstoffreichen Zyklen betrieben wird, um hinreichend Ammoniak für die NOX-Reduktion mithilfe eines Ammoniak verwendenden Reaktors zur katalytischen Reduktion zu erzeugen. Die nachfolgende Offenlegung betrifft die Zubereitung des Mischoxidkatalysators und seine Verwendung bei der Oxidation von CO in einem Gasstrom, der auch Ammoniak und Sauerstoff enthält.
  • BEISPIEL
  • In diesem Beispiel wurden Partikel aus CeZrCuOX-Mischoxiden mithilfe eines Copräzipitationsverfahrens zubereitet. Die CO- und NH3-Oxidationsaktivität der CeZrCuOX-Partikel im zubereiteten Zustand wurde dann mit der eines herkömmlichen Pd/Rh-TWC-Katalysators verglichen. Der Pd/Rh-Katalysator wurde von BASF besorgt und wies ein Molverhältnis zwischen Pd und Rh von 6:1 auf.
  • Es wurde eine Vorstufenlösung durch Lösen der Metallnitrate (NH4)2Ce(NO3)6, Zr(NO3)4 und Cu(NO3)2 mit Molverhältnissen von 0,6:0,15:0,25 in deionisiertem Wasser bei Raumtemperatur zubereitet. Nach dem Lösen der Metallnitrate in der Lösung wurde die Vorstufenlösung etwa 0,5 Stunden lang gerührt.
  • Als Nächstes wurde der Vorstufenlösung eine molare Natriumhydroxidlösung unter starker Rühren zugesetzt, bis ihr pH-Wert 10 erreichte und sich ein suspendiertes Copräzipitat der Grundmetalle bildete. Die Suspension wurde unter schwachem Rühren bei Raumtemperatur 18 Stunden lang stehen gelassen. Danach wurde die Suspension 2 Stunden lang auf 80°C erwärmt und das Copräzipitat wurde von der flüssigen Phase abfiltriert. Der abfiltrierte Niederschlag wurde mit heißem, deionisiertem Wasser gewaschen, über Nacht bei 110°C getrocknet und dann 4 Stunden lang bei 400°C kalziniert.
  • Die CO- und NH3-Oxidationsaktivität der CeZrCuOX-Mischoxidpartikel im zubereiteten Zustand und der Pd/Rh-Partikel wurde durch Anordnen von 0,1056 ccm des jeweiligen Katalysatorpulvers in separaten gepackten rohrförmigen Quarzbettreaktoren mit einem Außendurchmesser von jeweils 3/8 Zoll gemessen. Ein Gasstrom, welcher 5000 ppmv CO, 1500 ppmv NH3, 5 Vol.-% CO2, 0,5 Vol.-% O2, 5 Vol.-% H2O und N2 als Rest umfasste, wurde in separaten Tests jedem der mit einem Oxidationskatalysator gefüllten rohrförmigen Reaktoren in jedem Test über erwärmte Edelstahlleitungen bei einer Stundengasraumgeschwindigkeit SV = 30000h–1 zugeführt.
  • Die CO- und NH3-Umwandlungsleistung des CeZrCuOX-Katalysators und des Pt/Rh-Katalysators wurden, jede über einen Temperaturbereich von 100°C bis 550°C, separat gemessen. Die prozentualen CO- und NH3-Umwandlungswerte wurden durch Vergleichen der Konzentration von CO und NH3 in dem Gasstrom an sowohl dem Einlass ([CO]Einlass oder [NH3]Einlass) als auch dem Auslass ([CO]Auslass oder [NH3]Auslass) eines jeden rohrförmigen Reaktors berechnet. Somit entspricht die Umwandlung (%) von CO oder NH3[CO]Einlass/[CO]Auslass oder [NH3]Einlass/[NH3]Auslass.
  • Die prozentualen Umwandlungswerte von CO (Kurve in Volllinie) und NH3 (Kurve in Strichlinie), aufgetragen gegen die Gasstromtemperatur, für den Pd/Rh-Katalysator (für einen herkömmlichen Dreiwege-Katalysator) sind in 3 graphisch dargestellt. Die gleichen Daten für den CeZrCuOX-Katalysator sind in 4 dargestellt. Wie in den 3 und 4 gezeigt, begannen sowohl der Pd/Rh-Katalysator als auch der CeZrCuOX-Katalysator CO (Volllinie in beiden Fig.) bei ungefähr 150°C zu oxidieren und zeigten eine Reaktion von > 90% CO-Umwandlung bei etwa 225°C. Der Pd/Rh-Katalysator begann NH3 (Strichlinie in beiden Fig.) bei ungefähr 210°C zu oxidieren und erreichte eine NH3-Umwandlung von > 90% bei 225°C. Der CeZrCuOX-Katalysator begann jedoch bis ungefähr 375°C nicht, NH3 zu oxidieren, und erreichte bis etwa 475°C keine NH3-Umwandlung von > 90%.
  • Es zeigt sich, dass ähnliche CeZrCuOX-Katalysator-Zusammensetzungen, die in einer ähnlichen Weise zubereitet wurden, für die selektive Oxidation von Kohlenmonoxid in Gasströmen, welche Ammoniak und Sauerstoff enthalten, über Temperaturbereiche von etwa 200°C bis etwa 400°C gleichermaßen effektiv sind. Im Allgemeinen wird bevorzugt, dass die Molverhältnisse von Ce, Zr und Cu in den Partikeln von copräzipitierten Mischoxiden gesteuert werden, um innerhalb der folgenden Bereiche zu liegen: CeaZrbCucOx, wobei a einen Wert in dem Bereich von 0,50 bis 0,70 aufweist, b einen Wert in dem Bereich von 0,10–0,20 aufweist und c einen Wert in dem Bereich von 0,15–0,35 aufweist, wobei die Summe dieser Molverhältnisse von Ce, Zr und Cu gleich 1 ist. Der Wert von x ist von den Anteilen und dem Oxidationszustand der Metallelemente abhängig, liegt aber typischerweise in dem Bereich von eins bis drei.
  • Somit können Partikel von CeZrCuOX-Mischoxiden effektiv verwendet werden, um CO in Abgasströmen, welche Kohlenmonoxid, Ammoniak und Sauerstoff umfassen und eine Temperatur in dem Bereich von etwa 200°C bis 400°C aufweisen, welcher in 4 als das „CO-selektive Oxidationsregime” gezeigt ist, selektiv zu oxidieren. Der Gasstrom kann andere nicht störende Bestandteile wie z. B. Wasser, Kohlendioxid und Stickstoff enthalten. Unter diesen Bedingungen wird viel von dem Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid oxidiert und viel von dem Ammoniak bleibt unberührt.

Claims (7)

  1. Verfahren zum Oxidieren von Kohlenmonoxid (CO) zu CO2 in einem Gas, welches auch Ammoniak (NH3) und Sauerstoff enthält, wobei sich das Gas bei einer Temperatur in dem Bereich von 200–400°C befindet; wobei das Verfahren umfasst, dass: ein Strom des CO-haltigen Gases in Kontakt mit Katalysatorpartikeln geleitet wird, welche Mischoxide von Cer (Ce), Zirkonium (Zr) und Kupfer (Cu) umfassen, wobei das CO-haltige Gas mit den Katalysatorpartikeln für eine Zeit in Kontakt steht, die geeignet ist, um CO ohne eine Oxidation des Ammoniakgehaltes des Gases zu CO2 zu oxidieren.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Mischoxide aus Cer, Zirkonium und Kupfer, CeaZrbCucOx, derart formuliert sind, dass a einen Wert in dem Bereich von 0,50 bis 0,70 besitzt, b einen Wert in dem Bereich von 0,10–0,20 besitzt und c einen Wert in dem Bereich von 0,15–0,35 besitzt, wobei die Summe dieser Molverhältnisse von Ce, Zr und Cu gleich 1 ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Gasstrom anschließend an die Oxidation seines Kohlenmonoxidgehalts zu einem anderen Reaktionssystem gelenkt wird, in dem sein Ammoniakgehalt verwendet wird.
  4. Verfahren zum Entfernen von Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoffen (KW) und Stickoxiden (NOX) aus einem Abgasstrom eines Verbrennungsmotors, welcher ausgestaltet und gesteuert ist, um vorwiegend kraftstoffarm zu arbeiten, aber auch periodisch kraftstoffreich zu arbeiten, um Ammoniak (NH3) in dem Abgasstrom zu erzeugen, wobei das Verfahren umfasst, dass: der Motor während eines kraftstoffreichen Betriebes derart gesteuert wird, dass der Abgasstrom aus dem Motor Stickoxide (NOX), Kohlenmonoxid (CO) und Wasserstoff (H2), aber wenig oder keinen Sauerstoff (O2) enthält; der Abgasstrom aus dem Motor in Kontakt mit Partikeln eines Katalysators aus der Platinmetallgruppe (PGM) geleitet wird, um eine Menge von NOX, CO und H2 in dem Abgasstrom zu Ammoniak (NH3) umzuwandeln; und danach Sauerstoff dem Abgasstrom zugesetzt wird und der Abgasstrom, der sich bei einer Temperatur in dem Bereich von 200–400°C befindet, in Kontakt mit Partikeln eines CO-selektiven Oxidationskatalysators geleitet wird, um CO in dem Abgasstrom zu Kohlendioxid (CO2) zu oxidieren, ohne das NH3 zu oxidieren, wobei der CO-selektive Oxidationskatalysator Partikel aus Mischoxiden von Cer (Ce), Zirkonium. (Zr) und Kupfer (Cu) umfasst, wobei das Verfahren ferner umfasst, dass: der Abgasstrom in Kontakt mit Partikeln eines NH3-SCR-Katalysators geleitet wird, um das NH3 zu entfernen und temporär auf NH3-Speicherstellen auf dem NH3-SCR-Katalysator zu speichern; und der Motor während eines kraftstoffarmen Betriebes derart gesteuert wird, dass der Abgasstrom aus dem Motor NOX und O2 enthält; und der Abgasstrom aus dem Motor in Kontakt mit Partikeln des NH3-SCR-Katalysators geleitet wird, um NOX in dem Abgasstrom mithilfe des gespeicherten NH3 zu N2 und Wasser zu reduzieren.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend, dass: der Motor derart gesteuert wird, dass er kraftstoffreich arbeitet, um die NH3-Speicherstellen auf dem NH3-SCR-Katalysator wieder mit NH3 aufzufüllen; und der Motor derart gesteuert wird, dass er kraftstoffarm arbeitet, wenn die NH3-Speicherstellen auf dem NH3-SCR-Katalysator mit NH3 gesättigt sind.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Motor gesteuert wird, um kraftstoffreich zu arbeiten, indem der Motor mit einem Gemisch aus Luft und Benzinkraftstoff versorgt wird, in dem das LKV (Luft/Kraftstoff-Verhältnis) des Gemisches zwischen 14 und 14,2 beträgt.
  7. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Motor gesteuert wird, um kraftstoffarm zu arbeiten, indem der Motor mit einem Gemisch aus Luft und Benzinkraftstoff versorgt wird, in dem das LKV des Gemisches höher als 14,7 ist.
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