DE102014114974A1 - Katalysatorträger zum Reinigen von Abgas, Verfahren zur Herstellung davon und Katalysatorvorrichtung zum Reinigen von Abgas - Google Patents
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Abstract
Ein Katalysatorträger zum Reinigen von Abgas kann aufweisen ein Substrat (10) aufweisend eine Mehrzahl von Zellpfaden, die mittels einer Zellbarriere-Rippe getrennt sind, und eine keramische Beschichtungsschicht, die auf der Innenfläche der Zellpfade angeordnet ist, wobei die keramische Beschichtungsschicht eine poröse lamellare Struktur aufweist, die in einer Strömungsrichtung des Abgases angeordnet ist. Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung davon beschrieben.
Description
- Bezugnahme auf verwandte Anmeldung
- Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der
koreanischen Patentanmeldung mit der Nummer 10-2014-0015625 - Hintergrund der Erfindung
- Gebiet der Erfindung
- Die Erfindung betrifft einen Katalysatorträger zum Reinigen von Abgas, ein Verfahren zur Herstellung davon sowie eine Katalysatorvorrichtung zum Reinigen von Abgas.
- Beschreibung der bezogenen Technik
- Schädliche Stoffe im Abgas von Fahrzeugen weisen auf unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC), Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxide (NOx), die bei der Verbrennung mit hoher Temperatur erzeugt werden. Alle Fahrzeuge, die mittels eines Otto-Verbrennungsmotors oder eines Diesel-Verbrennungsmotors angetrieben werden, erzeugen Abgase, die schädliche Stoffe aufweisen. Da die Anzahl der Fahrzeuge jedes Jahr zunimmt, haben weltweit viele Länder strenge Vorschriften, die die Abgasmenge regeln, und verschärfen auch Kraftstoffeffizienz-Kriterien. Demgemäß benötigen alle Fahrzeuge eine Vorrichtung zum Unterdrücken der Erzeugung von schädlichen Stoffen oder zum Reinigen davon. Ein Fahrzeugkatalysator wird als 3-Wege-Katalysator bezeichnet, da er CO und HC oxidiert, so dass sie zu Kohlendioxid und Wasser konvertiert werden, und gleichzeitig NOx reduziert, so dass es in nichtschädlichen Stickstoff und Sauerstoff konvertiert wird. Der Nachbehandlung-Katalysator zum Reinigen von Fahrzeugabgas wird präpariert mittels Beschichtens einer Katalysatorkomponente aus einem Oxid und einem Edelmetall auf die poröse Wabenstruktur, und exemplarische Verfahren zum Herstellen der Beschichtungsschicht können aufweisen ein hydrothermales Syntheseverfahren, ein Washcoating-Verfahren, usw.
- Das hydrothermale Syntheseverfahren ist ein direktes Syntheseverfahren mittels gekeimten Wachstums bzw. auf einem Keim basierenden Wachstum oder Dampfphase-Synthese, und hat den Vorteil einer starken Anhaftung an dem Substrat. Jedoch ist das Ergebnis davon mittels eines komplizierten Vorgangs hergestellt und hat eine extrem dichte Struktur, so dass nur interkristalline Poren existieren, um die Materialdiffusion zu begrenzen.
- Der Washcoating-Vorgang ist ein exemplarisches Verfahren zur Präparation der Nachbehandlung-Katalysator-Beschichtungsschicht zum Reinigen von Fahrzeugabgas, und weist auf Eintauchen der porösen Wabenstruktur in eine Schlicke, Blasen mit Luft zum Entfernen der übermäßigen Schlicke und Trocknen sowie Brennen davon. In diesem Fall wird gewöhnlich ein Bindemittel benutzt, um die Haftung mit einem Substrat zu verbessern, der fertige Katalysator wird einfach beschichtet in einem relativ einfachen Verfahren, und die erhaltene Struktur hat die Eigenschaft, dass Materialien einfach difundiert werden können, um die erhaltene Struktur mit dem Katalysator zu kontaktieren bzw. zu beschichten.
- Techniken, die das Washcoat benutzen, weisen auf: Nutzen eines Katalysators zum Reinigen von Abgas aufweisend eine Doppelschicht einer Mittelschicht aufweisend ein Washcoat-Material und eine Katalysatorschicht, die auf der Mittelschicht positioniert ist und mit einem Washcoat-Material und einem Zeolith-Katalysator gemischt ist (
KR 10-0213818 KR 2011-0055024 KR 2003-0056792 - Jedoch steuert die bezogene Technik, die nur einfache Evaporationsvorgänge aufweist, kaum die Porosität und die Morphologie, um die Diffusionsdistanz zwischen Reaktanden zu verringern.
- Die Informationen, die in diesem Abschnitt Hintergrund der Erfindung offenbart sind, dienen nur zum Verbessern des Verständnisses des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und sollten nicht als eine Bestätigung oder irgendeine Form von Vorschlag verstanden werden, dass diese Informationen den Stand der Technik, wie er dem Fachmann schon bekannt ist, bilden.
- Beschreibung der Erfindung
- Zahlreiche Aspekte der vorliegenden Erfindung zielen darauf ab, einen Katalysatorträger zur Reinigung von Abgas bereitzustellen, der eine gute Porosität und eine gute Porenform für die Materialdiffusion hat.
- Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein Katalysatorträger zur Reinigung von Abgas aufweisen ein Substrat, das eine Mehrzahl von Zellpfaden (z.B. längliche Zellpfade) aufweist, die mittels einer Zellbarriere-Rippe voneinander getrennt sind bzw. unterteilt sind, und eine keramische Schicht bzw. keramische Beschichtungsschicht, die an einer Innenfläche bzw. inneren Fläche der Zellpfade positioniert ist, wobei die keramische Beschichtungsschicht eine poröse lamellare Struktur aufweist, die in einer Strömungsrichtung des Abgases angeordnet ist. (Zum Beispiel optional so, dass eine lange Achse (z.B. die längste Achse) der Poren parallel ist zu einer Strömungsrichtung des Abgases bzw. der Längsrichtung der Zellpfade.)
- Die keramische Beschichtungsschicht kann in einer (z.B. entlang einer) kurzen (z.B. der kürzesten einer Pore) Achse eine durchschnittliche (z.B. Median-Wert, z.B. arithmetisches Mittel) Porenlänge von etwa 2 µm bis etwa 25 µm aufweisen.
- Die keramische Beschichtungsschicht kann in einer (z.B. entlang einer) langen (z.B. der längsten einer Pore) Achse eine durchschnittliche (z.B. Median-Wert, z.B. arithmetisches Mittel) Porenlänge von etwa 0,1 mm bis etwa 20 mm aufweisen.
- Die keramische Beschichtungsschicht (z.B. die Lamellen) kann eine durchschnittliche (z.B. Median-Wert, z.B. arithmetisches Mittel) Wanddicke/Wandstärke zwischen Poren von etwa 0,5 µm bis ungefähr 20 µm aufweisen.
- Die keramische Beschichtungsschicht kann aufweisen (und/oder hergestellt werden aus): Aluminiumoxid (z. B. Al2O3), Siliziumoxid (z. B. SiO2), Titanoxid (z. B. TiO2), Zirkoniumoxid (z. B. ZrO2), Siliziumoxid-Aluminiumoxid, Aluminiumoxid-Zirkoniumoxid, Aluminiumoxid-Titanoxid, Siliziumoxid-Titanoxid, Siliziumoxid-Zirkoniumoxid, Titanoxid-Zirkoniumoxid oder eine Kombination (z.B. Verbindung) davon.
- Das Substrat kann aufweisen (und/oder hergestellt werden aus) Cordierit, Mordenit, Mullit, Alpha-Aluminiumoxid (z.B. α-Al2O3), Beta-Aluminiumoxid (z.B. β-Al2O3), Gamma-Aluminiumoxid (z.B. γ-Al2O3), Alumosilicat(e), Spinell, Magnesiumsilikat, Titanoxid (z. B. Titandioxid, TiO2), Zirkoniumoxid (z. B. Zirkoniumdioxid, ZrO2), Ceroxid (z. B. Cerdioxid CeO2, z. B. Ce2O3), Siliziumoxid (z. B. Siliziumdioxid, SiO2), eine Eisen-Chrom-Legierung, rostfreier Stahl oder eine Kombination (z.B. Verbindung) davon.
- Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysatorträgers zum Reinigen von Abgas aufweisen: Präparieren bzw. Bereitstellen eines Substrats aufweisend eine Mehrzahl bzw. Vielzahl von Zellpfaden (z.B. Strömungspfaden), die mittels einer Zellbarriere-Rippe getrennt sind bzw. unterteilt sind, und einer Keramiksuspension bzw. keramischen Schlicke, Eintauchen des Substrats in die Keramiksuspension, um das Substrat mit der Keramiksuspension zu beschichten, Entfernen von überschüssiger/übermässiger Keramiksuspension, Kühlen bzw. Einfrieren bzw. Gefrieren der Keramiksuspension, die auf dem Substrat gebildet ist, in einer Richtung mittels Bereitstellens bzw. Erzeugens eines Temperaturgradienten in einer Richtung, die vertikal ist zu dem Substrat, Entfernen von Flüssigkeit-Kristallen aus der Keramiksuspension-Beschichtungsschicht, die in einer Richtung gefroren ist bzw. wurde, und Wärmebehandeln (z.B. Brennen bzw. Erhitzen) der Keramiksuspension-Beschichtungsschicht.
- Das Substrat kann aufweisen: Cordierit, Mordenit, Mullit, Alpha-Aluminiumoxid, Beta-Aluminiumoxid, Gamma-Aluminiumoxid, Alumosilicat, Spinell, Magnesiumsilikat, Titanoxid, Zirkoniumoxid, Ceroxid, Siliziumoxid, Eisen-Crom-Legierung, rostfreier Stahl oder eine Kombination davon.
- Die Keramiksuspension kann aufweisen Aluminiumoxid, Siliziumoxid, Titanoxid, Zirkoniumoxid, Siliziumoxid-Aluminiumoxid, Aluminiumoxid-Zirkoniumoxid, Aluminiumoxid-Titanoxid, Siliziumoxid-Titanoxid, Siliziumoxid-Zirkoniumoxid, Titanoxid-Zirkoniumoxid oder eine Kombination davon.
- Ein Gehalt an Keramik in der Keramiksuspension kann etwa 1 Gew.-% bis etwa 40 Gew.-% betragen basierend auf dem Gesamtgewicht der Keramiksuspension.
- Ein Gehalt an Keramik in der Keramiksuspension kann etwa 10 Gew.-% bis 35 Gew.-% basierend auf dem Gesamtgewicht der Keramiksuspension betragen.
- Die Keramiksuspension kann eine Viskosität von etwa 9,5 cP bis etwa 50 cP aufweisen.
- Die Keramiksuspension kann eine Viskosität von etwa 25 cP bis etwa 45 cP aufweisen.
- Das Entfernen der überschüssigen Keramiksuspension wird durchgeführt mittels Nutzung eines Luftmessers (Air-Knifings) oder mittels Vakuumsaugens, und die Benutzung des Luftmessers oder das Vakuumsaugen wird durchgeführt mit einem Druck von etwa 20 kg/cm2 bis etwa 50 kg/cm2.
- Das Kühlen bzw. Frieren bzw. Gefrieren der Keramiksuspension-Beschichtungsschicht in einer Richtung wird durchgeführt mittels direktem Strömens von flüssigem Stickstoff auf das Substrat (z.B. entlag der Längsrichtung des Substrats bzw. der Zellpfade davon) in einer Richtung des Abgasstromes oder mittels Positionierens des Substrats vertikal auf einem Kühlsubstrat, welches mittels des flüssigen Stickstoffs gekühlt bzw. eingefroren werden kann.
- Der Temperaturgradient kann in einem Bereich von etwa –100 ° C bis etwa 20 ° C bereitgestellt werden.
- Das Herstellen bzw. Vorbereiten bzw. Präparieren der Keramiksuspension kann ferner aufweisen Zugeben eines Additivs, das ausgewählt ist aus: einem Bindemittel, einem Dispersionsmittel, einer Säurelösung oder einer Kombination davon.
- Das Additiv wird mit etwa 0,1 Gewichtsteilen bis etwa 10 Gewichtsteilen basierend auf 100 Gewichtsteilen der Keramik (z.B. des Gewichts der Keramik) in die Keramiksuspension eingemischt bzw. zugegeben.
- Das Entfernen der Flüssigkeit-Kristalle wird durchgeführt mittels Gefriertrocknens bzw. Lyophilisation oder mittels Ätzens.
- Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Katalysatorvorrichtung zum Reinigen der Abgase aufweisend den Katalysatorträger zum Reinigen der Abgase und einen Katalysator bereitgestellt.
- Die vorliegende Erfindung kann bereitstellen einen Katalysatorträger zum Reinigen von Abgas, der eine gute Porosität und eine gute Porenform zur Materialdiffusion hat, ein Verfahren zum Herstellen eines Katalysatorträgers zum Reinigen von Abgas inklusive Richtungskühlung-Kristallisation (Directional-Cooling-Kristallisation), sowie eine Katalysatorvorrichtung zum Reinigen von Abgas, die denselben aufweist.
- Weitere Aspekte und vorzugsweise Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden beschrieben.
- Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben andere Merkmale und Vorteile, die aus den beigefügten Zeichnungen, die hierin aufgenommen sind, und der folgenden ausführlichen Beschreibung, die zusammen dazu dienen, bestimmte Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu erklären, deutlich werden oder in diesen detailliert beschrieben sind.
- Beschreibung der Figuren
- Die
1 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysatorträgers zur Reinigung von Abgas gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch. - Die
2 zeigt eine Rasterelektronenmikroskop(SEM)-Aufnahme, die eine Querschnittsfläche eines Katalysatorträgers zum Reinigen von Abgas, der mittels der konventionellen Präparationsmethode erhalten ist, zeigt. - Die
3 bis5 zeigen Rasterelektronenmikroskop(SEM)-Aufnahmen, die die Fläche bzw. Oberfläche einer Beschichtungsschicht des Katalysatorträgers zum Reinigen von Abgas, welcher in der2 gezeigt ist, zeigen. - Die
6 bis9 zeigen Rasterelektronenmikroskop(SEM)-Aufnahmen, die die Fläche bzw. Oberfläche einer Beschichtungsschicht eines Katalysatorträgers zum Reinigen von Abgas gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. - Die
10 bis12 zeigen Rasterelektronenmikroskop(SEM)-Aufnahmen, die die Fläche bzw. Oberfläche einer Beschichtungsschicht eines Katalysatorträgers zum Reinigen von Abgas korrespondierend zu einer Schlickekonzentration gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. - Detaillierte Beschreibung
- Es wird nun im Detail Bezug genommen auf zahlreiche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, von denen Beispiele in den begleitenden Zeichnungen gezeigt sind und im Folgenden beschrieben werden. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit exemplarischen Ausführungsformen beschrieben wird, wird deutlich werden, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu gedacht ist, die Erfindung auf diese exemplarische Ausführungsformen einzuschränken. Im Gegenteil, die Erfindung ist dazu gedacht, nicht nur die exemplarischen Ausführungsformen, sondern auch zahlreiche Alternativen, Modifikationen Abwandlungen und andere Ausführungsformen, die im Sinne und Umfang der Erfindung, der durch die angehängten Ansprüche definiert ist, enthalten sind.
- Im Folgenden wird eine exemplarische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Figuren beschrieben, so dass der Fachmann die exemplarische Ausführungsform verwirklichen kann.
- Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein Katalysatorträger zum Reinigen von Abgas aufweisen ein Substrat aufweisend eine Mehrzahl bzw. Vielzahl von Zellpfaden, die mittels einer Zellbarriere-Rippe unterteilt bzw. getrennt sind, und eine keramische Beschichtungsschicht bzw. Schicht, die auf der Innenfläche der Zellpfade positioniert ist, wobei die keramische Beschichtungsschicht eine poröse lamellare Struktur aufweisen kann, die in einer Strömungsrichtung des Abgase angeordnet ist.
- Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Katalysatorvorrichtung zum Reinigen von Abgas den Katalysatorträger zum Reinigen von Abgas und einen Katalysator aufweisen.
- Substrat: das Substrat, das eine Vielzahl von Zellpfaden, welche mittels einer Zellbarriere-Rippe unterteilt sind bzw. voneinander getrennt sind, kann eine Wabenstruktur (z.B. Honigwaben-Struktur) oder eine monolithische Struktur haben bzw. aufweisen.
- Das Substrat kann eine gerade bzw. gradlinige Strömungsstruktur aufweisen, welche einen wabenförmigen (z. B. sechseckigen) Pfad, eine Schaum-Struktur, eine Pellet-Struktur, oder Ähnliches aufweist. Das Material davon kann wärmewiderstandsfähige Keramiken (wie z. B. Cordierit), Metalle oder Ähnliche aufweisen (oder daraus bestehen), welche konventionell als bzw. für Katalysator(en) zum Reinigen von Abgas benutzt werden. Zum Beispiel kann das Material aufweisen bzw. bestehen aus: Cordierit, Mordenit, Mullit, Alpha-Aluminiumoxid, Beta-Aluminiumoxid, Gamma-Aluminiumoxid, Aluminosilikat(e), Spinell, Magnesiumsilikat, Titanoxid, Zirkoniumoxid, Ceroxid, Siliziumoxid, eine Eisen-Chrom-Legierung, rostfreien Stahl und/oder eine Kombination davon, und kann eine poröse Form, wie z. B. eine Wabenform, aufweisen, die mittels bzw. aus einem Material, wie z. B. Cordierit gebildet ist, unter Berücksichtigung der Dispersion und dem Tragen bzw. Abstützen einer Katalysatorkomponente.
- Zum Beispiel kann die Wabenstruktur hergestellt sein mittels des Beschichtens einer Wabe bzw. Wabeneinrichtung, die eine monolithische Struktur hat, mit einem metallabgestützten, hitzeresistenten bzw. feuerresistenten anorganischen Nebenprodukt und einem Seltenes-Erdelement-Oxid, das erzeugt wird mittels Abstützens eines Platin-basierten Metalls, eines Lanthan-basierten Metalls und/oder eines anderen aktiven Metalls auf Aluminiumoxid und Zeolit, Zirkonium-Yttrium-Titanoxid oder Ähnlichem.
- Keramische Beschichtungsschicht: Die keramische Beschichtungsschicht, die auf der Innenfläche des Zellpfads positioniert ist, kann eine poröse lamellare Struktur sein, die in einer Strömungsrichtung des Abgases angeordnet ist.
- Die lamellare Struktur betrifft im Allgemeinen eine Struktur, in der (z.B. winzige) Dünnschichtkristalle regelmäßige angeordnet sind. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird als lamellare Struktur ein Zustand bezeichnet, in dem ovale Poren, welche eine verlängerte (z.B. größere) Länge in einer Richtung des Abgasstromes haben, auf der keramischen Beschichtungsschicht gemäß der Richtungskühlung-Kristallisation gebildet sind bzw. werden, wodurch die Keramikpartikel für eine Beschichtungsschicht als (Miniatur)-Kristalle, die eine Dünnschicht-Form haben, angeordnet werden bzw. sind.
- Die keramische Beschichtungsschicht, die einen Katalysatorträger zum Reinigen von Abgas abstützt, kann eine lamellare Struktur haben, so dass die Partikeldichte pro Einheitsvolumen von zugegebenem oder in die keramische Beschichtungsschicht absorbierten Katalysator erhöht ist, um die Reaktivität des Katalysators in Bezug auf Schadstoffe, die durch den Träger passieren, zu erhöhen.
- Die keramische Beschichtungsschicht kann eine durchschnittliche Porenlänge von etwa 2 µm bis etwa 25 µm in einer kurzen Achse haben, und kann eine Länge der langen Achse haben, die ähnlich zu einer Höhe bzw. Stärke bzw. Dicke des Substrats ist (z.B. dieser entspricht). Spezifischer kann die Länge der langen Achse in einem Bereiche von etwa 0,1 mm (Millimeter) bis etwa 20 mm liegen. Dies ist der Fall, da Flüssigkeit-Kristalle so hoch gezüchtet werden können, wie die Höhe des Substrats in einer Richtung des Abgasstromes.
- Ferner kann die durchschnittliche Wandstärke zwischen Poren in einem Bereich von etwa 0,5 µm bis etwa 20 µm, z. B. in einem Bereich von etwa 1 µm bis etwa 5µm liegen.
- Wenn die durchschnittliche Porenlänge und/oder die durchschnittliche Wandstärke zwischen Poren innerhalb des Bereichs liegt, kann die Wahrscheinlichkeit des Kontaktierens des Trägers mit dem Katalysator maximiert sein, und die Diffusionsbeschränkung des Reaktanten kann verringert sein, um so eine gute Katalysatoraktivierung bereitzustellen.
- Katalysator: der Katalysator, der in dieser Erfindung benutzt wird, kann ohne Beschränkung jeden Katalysator, der in dem technischen Gebiet der vorliegenden Erfindung verwendet wird, aufweisen.
- Im Allgemeinen kann der Katalysator zumindest ein Element aufweisen, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Platin, Palladium, Rhodium, Kupfer, Silber, Gold, Eisen, Zink, Mangan, Nickel, Kobalt, Vanadium, Molybdän, ein Erdalkalielement und ein Seltene-Erdeelement, und kann z. B. einen 3-Wege-Katalysator aufweisen, der dazu fähig ist, gleichzeitig schädliche Stoffe, wie z. B. Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoff (HC), Stickoxide (NOx) oder Ähnliches aus dem Abgas zu entfernen mittels Oxidation oder Reduktion der schädlichen Stoffe zu nichtschädlichen, sicheren Stoffen, wie z. B. Kohlendioxid, Wasser, Stickstoff und ähnlichen. Der 3-Wege-Katalysator kann hauptsächlich hergestellt/präpariert sein mit einem teuren Edelmetall, wie z. B. Platin, Palladium, Rhodium oder Ähnlichen.
- Neben dem Katalysator, der eine Hauptkomponente aus einem Edelmetall aufweist, kann auch ein Hilfskatalysator aus Ceriumoxid (CeO2) und ähnlichen, welche lösliche organische Komponenten effektiv entfernen können, benutzt werden.
- Zum Beispiel kann der Katalysator zusammen zugegeben werden, wenn eine Keramiksuspension bereitgestellt oder hergestellt wird, so dass er in der keramischen Beschichtungsschicht des Katalysatorträgers zum Reinigen von Abgas enthalten ist, oder es wird ein separater Katalysator absorbiert nach dem Bereitstellen bzw. Herstellen der keramischen Beschichtungsschicht des Katalysatorträgers zum Reinigen des Abgases, so dass dieser in der Beschichtungsschicht enthalten ist.
- Im Folgenden wird das Verfahren zur Präparation bzw. Herstellung eines Katalysatorträgers zum Reinigen von Abgas gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
- Die
1 zeigt ein Verfahren zum Herstellen bzw. zur Präparation des Katalysatorträgers zum Reinigen von Abgas gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch. - Das Verfahren zur Herstellung eines Katalysatorträgers zum Reinigen von Abgas gemäß der vorliegenden Erfindung kann aufweisen Herstellen bzw. Vorbereiten bzw. Bereitstellen bzw. Präparieren eines Substrats
10 , das eine Mehrzahl von Zellpfaden, die mittels einer Zellbarriere-Rippe voneinander getrennt sind, aufweist, und einer Keramiksuspension20 , Eintauchen des Substrats in die Keramiksuspension, um das Substrat mit der Keramiksuspension zu beschichten bzw. zu benetzen, Entfernen von überschüssiger Keramiksuspension, Bereitstellen eines Temperaturgradienten50 in einer Richtung, die rechtwinklig ist zu dem Substrat, um die Keramiksuspension-Beschichtungsschicht, die auf der Innenfläche des Zellpfads gebildet ist, in eine (z. B. einzelne) Richtung einzufrieren, Entfernen von Flüssigkeit-Kristallen60 aus der Keramiksuspension-Beschichtungsschicht, die in einer Richtung gefroren ist, sowie Wärmebehandeln der Keramiksuspension-Beschichtungsschicht. - Das Substrat, das eine Mehrzahl von Zellpfaden, die mittels einer Zellbarriere-Rippe getrennt sind, aufweist, ist mit einer Wabenstruktur gezeigt, kann aber jede andere Struktur aufweisen, die konventionell mit einem Katalysator bzw. als ein Katalysator zum Reinigen von Abgas genutzt wird und z. B. eine Struktur ähnlich wie Waben-Pfade aufweist. Das Substrat, das die Wabenstruktur aufweist, kann aus einem Material, das ausgewählt ist aus Cordierit, Mordenit, Mullit, Alpha-Aluminiumoxid, Beta-Aluminiumoxid, Gamma-Aluminiumoxid, Aluminosilikat, Spinell, Magnesiumsilikat, Titanoxid, Zirkoniumoxid, Ceriumoxid, Siliziumoxid, Eisen-Chrom-Legierung, rostfreier Stahl oder einer Kombination davon, hergestellt sein oder bestehen.
- Die Keramiksuspension
20 kann hergestellt werden bzw. vorbereitet bzw. präpariert werden mittels Mischens von zumindest einem, das ausgewählt ist aus: Aluminiumoxid, Siliziumoxid, Titanoxid, Zirkoniumoxid, Siliziumoxid-Aluminiumoxid, Aluminiumoxid-Zirkoniumoxid, Aluminiumoxid-Titanoxid, Siliziumoxid-Titanoxid, Siliziumoxid-Zirkoniumoxid, Titanoxid-Zirkoniumoxid oder einer Kombination davon, mit Wasser oder einer organischen Flüssigkeit (z.B. Lösungsmittel), z. B. Aceton, Acetonnitril, Acetaldehyd, Essigsäure, Acetophenon, Acetylchlorid, Acrylnitril, Anilin, Benzylalkohol, 1-Butanol, n-Butylacetat, Cyclohexanol, Cyclohexanon, 1,2-Dibromethan, Diethylketon, N,N-Dimethylacetamid, N,N-Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid, 1,4-Dioxan, Ethanol, Ethylacetat, Ameisensäure-Ethylester, Ameisensäure, Glycerin, Hexamethylphosphoramid, Methylacetat, Methylethylketon, Methylisobutylketon, N-Methyl-2-Pyrrolidon, Nitrobenzol, Nitromethan, 1-Propanol, 1,2-Propylencarbonat (z.B. Problyen-1,2-Karbonat), Tetrahydrofuran, Tetramethylharnstoff, Triethylphosphat, Trimethylphosphat, Ethylendiamin, und ähnlichen, und Mahlen des Ergebnisses bzw. der erhaltenen Mischung bei Raumtemperatur für etwa 3 bis 24 Stunden. - Der Keramikgehalt in der Keramiksuspension 20 kann in einem Bereich von etwa 1 Gew.-% (Gewichtsprozent) bis etwa 40 Gew.-%, z. B. etwa 10 Gew.-% bis etwa 35 Gew.-%, liegen, basierend auf dem Gesamtgewicht der Keramiksuspension
20 . Wenn der Keramikgehalt innerhalb dieses Bereichs liegt, können die Viskosität und die Konzentration der Keramiksuspension20 gesteuert werden, um die Keramiksuspension20 mit der angemessen-geformten Porenlänge und Wandstärke zwischen den Poren bereitzustellen, so dass die Lamellenstruktur, die für die Aktivierung des Katalysators optimiert ist, erhalten werden kann. - Die Keramiksuspension
20 kann insbesondere hergestellt/präpariert werden aus zu mindestens einem, das ausgewählt ist aus: Aluminiumoxid, Siliziumoxid, Titanoxid, Zirkoniumoxid, Siliziumoxid-Aluminiumoxid, Aluminiumoxid-Zirkoniumoxid, Aluminiumoxid-Titanoxid, Siliziumoxid-Titanoxid, Siliziumoxid-Zirkoniumoxid, Titanoxid-Zirkoniumoxid und/oder einer Kombination davon. - Um die Haftung der keramischen Beschichtungsschicht zu erhöhen und um die Viskosität und die Konzentration der Keramiksuspension
20 zu steuern, kann ein Additiv, welches ausgewählt ist aus einem Bindemittel, einem Dispersionsmittel, einer Säurelösung (saure Lösung) und/oder einer Kombination davon, zusätzlich zugegeben werden. - Das Additiv kann zugegeben werden mit etwa 0,1 bis etwa 10 Gewichtsteilen basierend auf 100 Gewichtsteilen des Gewichts der Keramik in der Keramiksuspension
20 . - Wenn zum Beispiel die Säurelösung als Additiv zugegeben wird, kann die Keramiksuspension
20 so eingestellt werden, dass sie einen pH-Wert von etwa 7 bis etwa 9 hat. - Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Keramiksuspension
20 eine Viskosität von etwa 9,5 Centipoise (cP) bis etwa 50 cP, z. B. etwa 25 cP bis etwa 45 cP haben. Wenn die Keramiksuspension20 eine Viskosität hat, die in dem oben genannten Bereich liegt, kann der Katalysatorträger zum Reinigen von Abgas eine lamellare Struktur haben, die die wünschenswerte bzw. gewünschte Porenform und Porosität hat. - Ferner, mittels zusätzlichem Zugebens eines Bindemittels und/oder eines Dispersionsmittels kann die keramische Beschichtungsschicht gut an dem Substrat
10 , welches ein Trägersubstrat sein kann, anhaften. Das Bindemittel kann zum Beispiel sein oder aufweisen: Polyvinylalkohol (PVA), Polyvinylpyrrolidon (PVP), Polyurethan (PU), Polyetherurethan, Polyurethan-Copolymer, Celluloseacetat, Celluloseacetatpropionat, Celluloseacetatbutylat, Polymethylmethacrylat (PMMA), Polymethacrylat (PMA), ein Polyacryl-Copolymer, Polyvinylacetat (PVAc), ein Polyvinylacetat-Copolymer, Polyfurfurylalkohol (PPFA), Polystyrol (PS), ein Polystyrol-Copolymer, Polyethylenoxid (PEO), Polypropylenoxid (PPO), ein Polyethylenoxid-Copolymer, ein Polypropylenoxid-Copolymer, Polycarbonat (PC), Polyvinylchlorid (PVC), Polycaprolacton (PCL), Polyvinylidenfluorid (PVDF), ein Polyvinylidenfluorid-Copolymer und ein Polyamid, und das Dispersionsmittel kann zum Beispiel sein oder aufweisen: Polyacrylsäure, Polymethacrylsäure, Pyrophosphorsäure, Zitronensäure, Polyapfelsäure, Ammoniumpolymethacrylat, Benzoesäure, Brenzcatechin (Catechol), Pyrogallol und dergleichen. - Das Bindemittel wird benutzt, um die Haftung der keramischen Beschichtungsschicht auf dem mit Keramiksuspension-beschichtetem Trägersubstrat
30 zu verbessern, und das Dispersionsmittel wird benutzt, um die Bindemittelpartikel insgesamt gut zu verteilen. - Das Entfernen der überschüssigen Keramiksuspension kann durchgeführt werden mittels Benutzens eines Luftmessers oder mittels Vakuumsaugens, und das Benutzen des Luftmessers oder das Vakuumsaugen können durchgeführt werden mit einem Druck von etwa 20 kg/cm2 bis etwa 50 kg/cm2. Wenn das Luftmesser oder das Vakuumsaugen einen Druck von weniger als etwa 20 kg/cm2 haben, ist die Schlickeschicht, die auf dem mit Keramiksuspension-beschichtetem Trägersubstrat
30 verbleibt, zu dick, um die Struktur zu steuern, und andererseits, wenn der Druck beim Benutzen des Luftmessers oder dem Vakuumsaugen mehr als etwa 50 kg/cm2 beträgt, wird die gesamte Schlicke-Beschichtungsschicht entfernt, oder die Flüssigkeit (z.B. das Lösungsmittel) wird evaporiert, um (dabei) unangemessen zu kristallisieren. - Das Frieren bzw. Gefrieren bzw. Kühlen der Keramiksuspension-Beschichtungsschicht in eine Richtung kann ausgeführt werden mittels des direkten Strömens von flüssigem Stickstoff
40 auf das mit Keramiksuspension-beschichtete Trägersubstrat30 in einer Richtung des Abgasstromes, oder mittels des Positionierens des Trägersubstrats vertikal auf einem Kühlsubstrat, so dass es mittels des flüssigen Stickstoffs40 gefroren bzw. eingefroren bzw. gekühlt wird. - Der flüssige Stickstoff
40 kann einen Temperaturgradienten50 von etwa –100 °C bis etwa –20 ° C, z. B. von etwa –90 ° C bis etwa –40 ° C, bereitstellen, und die Flüssigkeit wird gemäß dem Verfahren gefroren, um die Richtungskühlung-Kristallisation herbeizuführen bzw. zu induzieren. Wenn der Temperaturgradient50 in einer Richtung des Abgasstroms bereitgestellt wird, können Flüssigkeit-Kristalle60 , die eine Richtungsabhängigkeit bzw. Anisotropie haben, erhalten werden. In anderen Worten werden die Flüssigkeit-Kristalle60 , die an einem Ort positioniert sind, an dem sie früh (z.B. früher) gefroren werden, relativ dünn innerhalb der Schlicke gebildet, und diejenigen Flüssigkeit-Kristalle, die an einem Ort positioniert sind, an dem sie später gefroren werden, werden relativ dick (z.B. groß) innerhalb der Schlicke gebildet, so dass die Flüssigkeitkristalle60 graduell bzw. schrittweise von dem zuerst gefroren Bereich zu dem später gefroren Bereich weiter bzw. dicker gebildet werden. So kann die Struktur, die dazu fähig ist, die Reaktivität zwischen dem Material und dem Katalysator zu erhöhen, erhalten werden. - Die erhaltenen Flüssigkeit-Kristalle
60 können mittels Gefriertrocknens bzw. Lyophilisation oder Ätzens entfernt werden. Das Gefriertrocknen nutzt einen Gefriertrockner, um die Flüssigkeit-Kristalle60 zu entfernen mittels Nutzens des Prinzips der Sublimation einer Flüssigkeit. Das Ätzen nutzt einen Löslichkeitsunterschied für eine bestimmte Flüssigkeit, z. B. entfernt das Ätzen selektiv nur die Flüssigkeit-Kristalle60 mittels Eintauchens davon in ein passendes Lösungsmittel, das dazu fähig ist, die Flüssigkeit-Kristalle60 zu lösen, aber nicht dazu fähig ist, die Keramikpartikel zu lösen. - Schließlich (z. B. als letztes) kann die Wärmebehandlung, wie z. B. Brennen bzw. Feuern, ausgeführt werden, um Unreinheiten, wie z. B. einen Polymer, der in dem Katalysatorträger zum Reinigen von Abgas verbleibt, zu entfernen, und um eine dichtere Endstruktur des Katalysatorträgers zum Reinigen von Abgas bereitzustellen. Die Wärmebehandlung kann bei einer Temperatur von etwa 550°C bis etwa 1600°C für etwa 2 bis etwa 4 Stunden durchgeführt werden.
- Wie es oben gezeigt ist, kann das Verfahren zum Herstellen eines Katalysatorträgers zum Reinigen von Abgas aufweisen die Richtungskühlung-Kristallisation, um die Kühltemperatur, die Konzentration und/oder die Viskosität der Schlicke, sowie den Bindemittelgehalt zu steuern. Dadurch kann die Porenform und die Porosität der keramischen Beschichtungsschicht gesteuert werden. Dies ist ein charakteristischer Faktor der vorliegenden Erfindung, der nicht mittels der konventionellen einfachen Evaporation erreicht werden kann.
- Im Folgenden sind exemplarische Ausführungsformen detaillierter mit Bezug auf Beispiele gezeigt. Diese Beispiele sind jedoch nur exemplarisch, und die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese eingeschränkt.
- (Herstellung des Katalysatorträgers zum Reinigen von Abgas)
- Beispiel 1: 5 Gew.-% Polyvinylalkohol (PVA, durchschnittliches Molekülgewicht: 124000 bis 186000 (g/mol), Sigma Aldrich Korea) basierend auf dem Gewicht von Aluminiumoxid-Partikeln (Al2O3, die Pulverpartikel haben einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 1 µm, Kyung Do Fine Chemicals, Co., Ltd.) wurde bei etwa 50 ° C für etwa 24 Stunden gemischt bzw. gerührt und in destilliertem Wasser gelöst, und 25 Gew.-% der bzw. an Aluminiumoxid-Partikeln wurden zugegeben in die Lösung und mit einem Sonden-Ultraschallgerät verteilt. Das Sonden-Ultraschallgerät (Sonden-Sonicator) hat die folgenden Eigenschaften. Unter einer 30 %-Amplitude-Bedingung des Sonden-Ultraschallgeräts, das eine Ausgabe von 750 W bei 20 kHz hat, wurde Ultraschall-Wellen-Schleifen für insgesamt 10 min durchgeführt (mit Intervallen von 10 Sekunden Bearbeitung + 10 Sekunden Ruhe).
- Nach dem Eintauchen bzw. Einbringen eines Trägersubstrats
10 , das eine poröse Wabenstruktur hat, in eine Aluminiumoxid-Schlicke für etwa 1 min und dem darauffolgenden Entfernen daraus wurde das Keramiksuspension-beschichtete Trägersubstrat30 mit einem Luftmesser bei einer Intensität von etwa 30 kg/cm2 für etwa 30 Sekunden behandelt, um überschüssige Schlicke zu entfernen, und dann Kühlungskristallisiert mittels Positionierens davon auf einem Siliziumwafer (Si-Wafer, Durchmesser (d) = 4 Inches (10,16 cm), Dicke bzw. Stärke = 500 µm)-Kühlsubstrat und Gefrierens unter Benutzung von flüssigem Stickstoff, um einen Temperaturgradienten50 in einer Richtung, die rechtwinklig ist zu dem Kühlsubstrat, herbeizuführen. - Das Material, das mittels der Kühlungskristallisation der Aluminiumschlicke, die auf das Trägersubstrat, das die poröse Wabenstruktur hat, aufbeschichtet ist, erstarrt bzw. fest geworden ist, wurde gefriergetrocknet (Gefriertrockner: FDU-2200, EYELA, Tokio, Japan, Falle-Kühltemperatur: –80 °C bei gleich oder weniger als etwa 5 Pascal (Pa)), um die Flüssigkeitkristalle
60 zu entfernen, wodurch eine Aluminiumoxid-Beschichtungsschicht, die eine lamellare Struktur, die in der Richtung des Abgasstromes angeordnet ist, erhalten wurde. - Das Trägersubstrat, das die poröse Wabenstruktur hat, wurde mit einem Dummy-Träger (von der Hyundai Motor Company) bereitgestellt und auf eine Größe von gleich oder größer als 1 × 2 cm geschnitten. Die
6 und die10 zeigen die Fläche bzw. Oberfläche der Aluminiumoxid-Beschichtungsschicht, die aus dem Beispiel 1 erhalten wurde. - Beispiel 2: Ein Katalysatorträger zum Reinigen von Abgas wurde hergestellt bzw. präpariert gemäß der gleichen Prozedur wie in Beispiel 1, außer dass die Aluminiumoxid-Partikel mit 30 Gew.-% anstatt 25 Gew.-% benutzt wurden. Die
11 zeigt die Oberfläche bzw. Fläche der Aluminiumoxid-Beschichtungsschicht, die aus dem Beispiel 2 erhalten wurde. - Beispiel 3: Ein Katalysatorträger zum Reinigen von Abgas wurde gemäß dem gleichen Vorgang wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass die Aluminiumoxid-Partikel mit 35 Gew.-% anstatt 25 Gew.-% benutzt wurden. Die
12 zeigt die Oberfläche der Aluminiumoxid-Beschichtungsschicht, die aus dem Beispiel 3 erhalten wurde. - Beispiel 4: Ein Katalysatorträger zum Reinigen von Abgas wurde gemäß dem gleichen Vorgang wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass 25 Gew.-% von Si-Al2O3 (von Hyundai Motor Company) anstatt Aluminiumoxid benutzt wurde, 2 Gew.-% (basierend auf dem Gesamtgewicht an Si-Al2O3) an Polyvinylalkohol anstatt von 5 Gew.-% von Polyvinylalkohol benutzt wurde, und dass 3 Gew.-%, (basierend auf dem Gesamtgewicht Si-Al2O3) eines Dispersionsmittels einer Darvan C-N-Lösung (25 Gew.-% an wasserbasierter Ammoniumpolymethacrylat-Lösung) benutzt wurde und mittels Kugelmahlens für 6 Stunden während des Präparierens der Keramiksuspension verteilt wurde. Die
7 zeigt die Oberfläche der Si-Al2O3-Beschichtungsschicht, die aus dem Beispiel 4 erhalten wurde. - Beispiel 5: Ein Katalysatorträger zum Reinigen von Abgas wurde gemäß der gleichen Prozedur wie in Beispiel 1 vorbereitet, außer dass das Keramiksuspension-beschichtete Trägersubstrat
30 direkt mittels flüssigen Stickstoffs40 gekühlt wurde, um kühlungskristallisiert zu werden, anstatt des Positionierens davon auf einem Silizium-Wafer(Si-wafer, d = 4 Inches (10,16 cm), Dicke = 500 µm)-Kühlsubstrat, um mittels des flüssigen Stickstoffs40 gefroren zu werden, um einen Temperaturgradient50 in einer Richtung, die vertikal zu dem Substrat ist, zu erzeugen, und dass die Flüssigkeit-Kristalle60 entfernt wurden mittels Ätzens mit Methanol (Eintauchen in Methanol bei gleich oder weniger als –20°C für 12 Stunden (h), Entfernen davon/daraus, gefolgt von Trocknen davon für einen Tag) anstatt des Gefriertrocknens/Lyophilisierens zum Entfernen der Flüssigkeit-Kristalle. Die8 zeigt bzw. bestätigt die Oberfläche der Aluminiumoxid-Beschichtungsschicht, die aus dem Beispiel 5 erhalten wurde. - Beispiel 6: Ein Katalysatorträger zum Reinigen von Abgas wurde gemäß dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 5 hergestellt, außer dass die Flüssigkeit-Kristalle
60 mittels Ätzens/Lösens mit Aceton entfernt wurden (Eintauchen in Aceton bei gleich oder weniger als –20 ° C für 12 Stunden, Entfernen davon/daraus gefolgt von Trocknen davon bei Raumtemperatur für einen Tag) anstatt mittels Gefriertrocknens. Die9 zeigt die Oberfläche der Aluminiumoxid-Beschichtungsschicht, die aus dem Beispiel 6 erhalten wurde. - Vergleichsbeispiel 1: Ein Katalysatorträger zum Reinigen von Abgas wurde gemäß dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 vorbereitet bzw. hergestellt, außer dass die Kühlungs-Kristallisation nicht durchgeführt wurde.
- Auswertung der Beispiele: Die keramischen Beschichtungsschichten, die auf den Innenflächen der Zellpfade der Katalysatorträger zum Reinigen von Abgas positioniert sind, die aus den Beispielen 1 bis 5 und dem Vergleichsbeispiel 1 erhalten wurden, wurden in Hinblick auf den Oberflächenzustand mit einen Elektronenrastermikroskop (FESEM, S-4700, Hitachi, Tokio, Japan) beobachtet, und die Ergebnisse sind in den
2 bis11 gezeigt. - Die
2 zeigt eine Elektronenrastermikroskop-Aufnahme, die die (Quer-)Schnittfläche des Katalysatorträgers zum Reinigen von Abgas der mittels der konventionellen Herstellungsmethode erhalten wurde, zeigt. - Die
3 bis5 zeigen Elektronenrastermikroskop-Aufnahmen, die die Fläche der Beschichtungsschicht des Katalysatorträgers zum Reinigen von Abgas, der in der2 gezeigt ist, zeigen. - Die
6 bis9 zeigen Elektronenrastermikroskop-Aufnahmen, die die Oberfläche der Beschichtungsschicht des Katalysatorträgers zum Reinigen von Abgas gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. - Wie es in den
6 bis9 gezeigt ist, ist es bestätigt, dass die keramische Beschichtungsschicht in der lamellaren Struktur, die in einer Strömungsrichtung des Abgases angeordnet ist, positioniert wurde. Das heißt, die Beschichtungsschicht des Katalysatorträgers zum Reinigen von Abgas gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist lamellenförmige Poren auf, die in einer Strömungsrichtung des Abgases angeordnet sind, und die Wandstärke zwischen Poren ist auch in einem vorbestimmten Abstand gehalten, so dass ersichtlich ist, dass der Katalysatorträger zum Reinigen von Abgas eine Struktur hat, die die katalytische Aktivität im Vergleich zu konventionellen Katalysatorträgern zum Reinigen von Abgas verbessert. - Die
10 bis12 zeigen Elektronenrastermikroskop-Aufnahmen, die die Oberfläche der Beschichtungsschicht des Katalysatorträgers zum Reinigen von Abgas korrespondierend zu der Schlickekonzentration gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. - Wie es in den
10 bis12 gezeigt ist, ist es bestätigt, dass die Wandstärke zwischen Poren erhöht ist und die Porenform geändert ist gemäß der Schlickekonzentration. Dadurch ist ersichtlich, dass die keramische Beschichtungsschicht, die geeignet ist für eine katalytische Aktivität, bereitgestellt werden kann mittels Einstellens der Zusammensetzung der Keramiksuspension, die in der/für die Beschichtungsschicht benutzt wird. - Die oben stehende Beschreibung von spezifischen exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurde zum Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung gemacht. Sie ist nicht dazu gedacht, erschöpfend zu sein oder um die Erfindung auf genau die offenbarten Formen einzuschränken, und es sind offensichtlich zahlreiche Modifikationen und Variationen im Lichte der obigen Lehre möglich. Die exemplarischen Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Prinzipien der Erfindung und deren praktische Anwendung zu erklären, um es so dem Fachmann zu ermöglichen, zahlreiche exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sowie zahlreiche Alternativen und Modifikationen davon herzustellen und zu benutzen. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die hier angehängten Ansprüche und deren Äquivalente definiert ist.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Claims (20)
- Katalysatorträger zum Reinigen von Abgas, aufweisend ein Substrat (
10 ) aufweisend eine Mehrzahl von Zellpfaden, die mittels einer Zellbarriere-Rippe getrennt sind, und eine keramische Beschichtungsschicht, die auf einer Innenfläche der Zellpfade angeordnet ist, wobei die keramische Beschichtungsschicht eine poröse lamellare Struktur aufweist, die in einer Strömungsrichtung des Abgases angeordnet ist. - Katalysatorträger zum Reinigen des Abgases gemäß Anspruch 1, wobei die keramische Beschichtungsschicht eine durchschnittliche Porenlänge in einer kurzen Achse von etwa 2 µm bis etwa 25 µm hat.
- Katalysatorträger zum Reinigen des Abgases gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die keramische Beschichtungsschicht eine durchschnittliche Porenlänge in einer langen Achse von etwa 0,1 mm bis etwa 20 mm hat.
- Katalysatorträger zum Reinigen des Abgases gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die keramische Beschichtungsschicht eine durchschnittliche Wanddicke zwischen Poren von etwa 0,5 µm bis etwa 20 µm hat.
- Katalysatorträger zum Reinigen des Abgases gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die keramische Beschichtungsschicht aufweist: Aluminiumoxid, Siliziumoxid, Titanoxid, Zirkoniumoxid, Siliziumoxid-Aluminiumoxid, Aluminiumoxid-Zirkoniumoxid, Aluminiumoxid-Titanoxid, Siliziumoxid-Titanoxid, Siliziumoxid-Zirkoniumoxid, Titanoxid-Zirkoniumoxid oder eine Kombination davon.
- Katalysatorträger zum Reinigen des Abgases gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Substrat (
10 ) aufweist: Cordierit, Mordenit, Mullit, α-Aluminiumoxid, β-Aluminiumoxid, γ-Aluminiumoxid, Alumosilicat, Spinell, Magnesiumsilikat, Titanoxid, Zirkoniumoxid, Ceroxid, Siliziumoxid, Eisen-Chrom-Legierung, rostfreier Stahl oder eine Kombination davon. - Verfahren zum Herstellen eines Katalysatorträgers zum Reinigen von Abgas, aufweisend Bereitstellen eines Substrats (
10 ) aufweisend eine Vielzahl von Zellpfaden, die mittels einer Zellbarriere-Rippe voneinander getrennt sind, und einer Keramiksuspension (20 ), Eintauchen des Substrats (10 ) in die Keramiksuspension (20 ), um das Substrat (10 ) mit der Keramiksuspension (20 ) zu beschichten, Entfernen von überschüssiger Keramiksuspension (20 ), Gefrieren der Keramiksuspension-Beschichtungsschicht, die auf dem Substrat gebildet ist, in einer Richtung mittels Bereitstellens eines Temperaturgradienten (50 ) in einer Richtung, die vertikal zu dem Substrat (10 ) ist, Entfernen von Flüssigkeit-Kristallen (60 ) aus der Keramiksuspension-Beschichtungsschicht, die in einer Richtung gefroren wurde, und Wärmebehandeln der Keramiksuspension-Beschichtungsschicht. - Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei das Substrat (
10 ) aufweist: Cordierit, Mordenit, Mullit, α-Aluminiumoxid, β-Aluminiumoxid, γ-Aluminiumoxid, Alumosilicat, Spinell, Magnesiumsilikat, Titanoxid, Zirkoniumoxid, Ceroxid, Siliziumoxid, Eisen-Chrom-Legierung, rostfreier Stahl oder eine Kombination davon. - Verfahren gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei die Keramiksuspension (
20 ) aufweist: Aluminiumoxid, Siliziumoxid, Titanoxid, Zirkoniumoxid, Siliziumoxid-Aluminiumoxid, Aluminiumoxid-Zirkoniumoxid, Aluminiumoxid-Titanoxid, Siliziumoxid-Titanoxid, Siliziumoxid-Zirkoniumoxid, Titanoxid-Zirkoniumoxid oder eine Kombination davon. - Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei ein Gehalt an Keramik in der Keramiksuspension (
20 ) etwa 1 Gewichtsprozent bis etwa 40 Gewichtsprozent basierend auf einem Gesamtgewicht der Keramiksuspension (20 ) beträgt. - Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei ein Gehalt an Keramik in der Keramiksuspension (
20 ) etwa 10 Gewichtsprozent bis etwa 35 Gewichtsprozent basierend auf einem Gesamtgewicht der Keramiksuspension (20 ) beträgt. - Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die Keramiksuspension (
20 ) eine Viskosität von etwa 9,5 cP bis etwa 50 cP aufweist. - Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei die Keramiksuspension (
20 ) eine Viskosität von etwa 25 cP bis etwa 45 cP aufweist. - Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 13, wobei das Entfernen der überschüssigen Keramiksuspension (
20 ) durchgeführt wird mittels Nutzens eines Luftmessers und/oder mittels Vakuumsaugens, und wobei das Nutzen eines Luftmessers oder das Vakuumsaugen mit einem Druck von etwa 20 kg/cm2 bis etwa 50 kg/cm2 ausgeführt wird. - Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 14, wobei das Gefrieren der Keramiksuspension-Beschichtungsschicht in einer Richtung durchgeführt wird mittels direkten Strömens von flüssigem Stickstoff (
40 ) in einer Strömungsrichtung des Abgases auf das Substrat (10 ) oder mittels vertikalem Positionierens des Substrats (10 ) auf einem Kühlsubstrat, welches mittels des flüssigen Stickstoffs gekühlt werden kann. - Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 15, wobei der Temperaturgradient (
50 ) in einem Bereich von etwa –100°C bis etwa –20°C bereitgestellt wird. - Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 16, wobei das Bereitstellen der Keramiksuspension (
20 ) ferner aufweist Zugeben eines Additivs, welches ausgewählt ist aus: Bindemittel, Dispersionsmittel, eine Säurelösung oder eine Kombination davon. - Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei das Additiv mit etwa 0,1 Gewichtsteilen bis etwa 10 Gewichtsteilen basierend auf 100 Gewichtsteilen der Keramik in der Keramiksuspension (
20 ) zugemischt wird. - Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 18, wobei das Entfernen der Flüssigkeit-Kristalle (
60 ) durchgeführt wird mittels Lyophilisation oder Ätzens. - Katalysatorvorrichtung zum Reinigen von Abgas aufweisend den Katalysatorträger zum Reinigen von Abgas gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 und einen Katalysator.
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