DE2826843C2

DE2826843C2 -

Info

Publication number: DE2826843C2
Application number: DE2826843A
Authority: DE
Inventors: Michael Lesney Earley Reading Berkshire Gb Noakes; James Anthony Wantage Oxfordshire Gb Cairns; John Edward Oxfordshire Gb Antill
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1977-06-20
Filing date: 1978-06-19
Publication date: 1989-09-21
Also published as: IT1111623B; DE2826843A1; FR2395070B2; SE441982B; JPS549160A; SE7806996L; JPS6357092B2; FR2395070A2; IT7868452A0

Description

Die Erfindung betrifft einen Katalysator in Form eines wendelförmigen Metalldrahtes, dessen Windungen im Abstand voneinander angeordnet sind, wobei die Oberfläche des Metalldrahtes mit einer Beschichtung aus einem katalytisch aktiven Material versehen ist.

Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines sol chen Katalysators, bei dem der Metalldraht zu einer Wendel gewickelt wird, deren Windungen im Abstand voneinander angeordnet sind, und bei dem die Oberfläche des Metalldrahtes mit einem katalytisch aktiven Material be schichtet wird.

Ein solcher Katalysator geht aus der DE-OS 23 60 266 hervor, wobei die einzelnen Windungen der Wendel in einem genau definierten Abstand vonein ander angeordnet sind, nämlich in der Weise, daß der Abstand zwischen den einzelnen Windungen kleiner als der Durchmesser des Metalldrahtes ist, wie im Anspruch 2 dieser Druckschrift angegeben wird.

Die Verwendung eines wendelförmig gewickelten Metalldrahtes bietet ver schiedene, in der DE-OS 23 60 266 erläuterte Vorteile, die jedoch mit ei nem gravierenden Nachteil erkauft werden müssen, nämlich einer relativ geringen mechanischen Festigkeit des wendelförmigen Metalldrahtes in Ver bindung mit einem katalytischen Wirkungsgrad, der noch zu wünschen übrig läßt.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Katalysator in Form eines wendelförmigen Metalldrahtes der angegebenen Gattung zu schaf fen, der bei gleichzeitiger Erhöhung der mechanischen Festigkeit einen verbesserten analytischen Wirkungsgrad hat.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung wird durch das Merkmal des Anspruchs 2 de finiert.

Außerdem liegt der Erfindung gemäß einem weiteren Aspekt die Aufgabe zu grunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysators gemäß dem Ober begriff des Anspruchs 3 zu schaffen, bei dem die Oberfläche des Metall drahtes mit einer gleichmäßigen, in einfachen Verarbeitungsschritten auf zubringenden Beschichtung aus dem katalytisch aktiven Material versehen werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 3 angegebenen Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen auf der Herstellung des Katalysators aus einem gewellten, zu der Wendel gewickelten Metalldraht, so daß starke Schwankungen in den Abständen und den Durchlässen für den Durchtritt des fluiden Mediums durch den Katalysator entstehen, die fluiden Medien damit verbesserte Bedingungen für den Kontakt mit dem katalytisch aktiven Material haben und sich dadurch ein verbesserter katalytischer Wirkungsgrad ergibt. Gleichzeitig führen die Wellenformen der einzelnen wendelförmig gewickelten Metalldrähte zu einer Erhöhung ihrer Festigkeit.

Eine Vielzahl solcher Einzel-Katalysatoren kann zu größeren Einheiten zusammengefaßt und beispielsweise für die katalytische Umwandlung der Ab gase von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden.

Die erläuterte Beschichtung der Oberfläche des Metalldrahtes mit der ka talytisch aktiven Komponente läßt sich verfahrenstechnisch einfach reali sieren und führt zu einer sehr gleichmäßigen, homogenen Beschichtung, wie sie für viele Anwendungsfälle benötigt wird. Zu diesem Zweck kann man beispielsweise eine Vielzahl solcher Katalysatoren als "Paket" in eine die katalytisch aktive Komponente enthaltenden Dispersion eintauchen und da durch mit einem gleichmäßigen Oberflächenfilm versehen. Die überschüssige Flüssigkeit wird abgeschüttelt und dann dieses "Paket" der Hitzebe handlung unterworfen, wodurch sich eine feste Verbindung zwischen dem ka talytisch aktiven Material und dem Metall des Drahtes ergibt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläu tert: Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Katalysators in Form eines wendelförmigen Metalldrahtes, und

Fig. 2 eine Seitenansicht eines gewellten Metalldrahtes, wie er für die Herstellung eines solchen Katalysators eingesetzt wird.

Der durch das Bezugszeichen 10 angedeutete Katalysator weist einen wendelförmigen Metalldraht 11 aus einer Legierung mit ei ner Zusammensetzung (Gewichtsprozente) von 4,6 bis 5,6% Al, 15,50 bis 16,50% Cr, 0,3 bis 1,0% Y und Rest Fe auf. Auf der Oberfläche des Metalldrahtes 11 befindet sich eine Aluminiumschicht mit dem eigentlichen, katalytisch aktiven Material. Dabei wird das durch eine Vakuumkondensa tionsmethode hergestellte Aluminium mit Wasser vermischt und diese Sol-Lö sung mit einer Lösung von Yttriumnitrat in Wasser zu einer gemischten Sol- Lösung vermischt. Zu dieser gemischten Sol-Lösung wird ein Platinsalz hin zugefügt und damit eine die katalytisch aktive Komponente enthaltende Dis persion gebildet, die auf den voroxidierten Legierungsträger, nämlich den Metalldraht 11, aufgebracht wird. Der beschichtete Metall draht 11 wird anschließend einer Hitzebehandlung, insbesondere einer Feu erbehandlung, unterworfen, wodurch auf dem Metalldraht 11 eine Beschich tung entsteht, die Platin als katalytisch wirksame bzw. aktive Komponente enthält.

Der Metalldraht 11 hat einen Durchmesser von 0,5 mm und ist zu einer Wen del mit einem Durchmesser von 3,0 mm und einer Länge von 40 mm gewickelt, wobei die einzelnen Windungen der Wendel einen Abstand von 2,8 mm vonein ander haben.

Fig. 2 zeigt einen gewellten Metalldraht 11, aus dem die Wendel nach Fig. 1 hergestellt worden ist. Es läßt sich erkennen, daß der Metalldraht 11 die Form von mehreren aufeinanderfolgenden Wellen 12 hat. Die Wellen 12 haben einen Abstand von 3,5 mm voneinander, während der Abstand zwischen zwei benachbarten Wellenbergen 13 auf einer Seite des Metalldrahtes 10 bzw. 14 auf der gegenüberliegenden Seite des Metalldrahtes 11 1,0 mm be trägt. Durch die Wellen 12 erhält der dünne Metalldraht 11 die erforderli che mechanische Festigkeit.

Selbst dann, wenn die Wellenberge 13, 14 der Wellen 12 des Metalldrahtes 11 nach Fig. 2 so angeordnet werden, daß sie mit den Wellenbergen 13 oder 14 in der nächsten, benachbarten Windung des wendelförmig gewickelten Me talldrahtes 11 übereinstimmen, läßt sich das Verhaken der benachbarten Wendelbereiche verhindern.

Bei der wendelförmigen Wicklung des gewellten Metalldrahtes 11 nach Fig. 2 sind der Abstand der Wellen 12 in Bezug zu dem Durchmesser der Wendel und der Abstand der Windungen der Wendel so abgestimmt, daß für den Metall draht 11 die Scheitel 13 der Wellen 12 in jeder Windung in der Nähe des Scheitels 14 in der nächsten, folgenden Windung liegen, wie man aus Fig. 1 erkennt, wo mehrere benachbarte Scheitel 13, 14 dargestellt sind, die sich an jeweils unterschiedlichen Stellen der Wendelform befinden.

Claims

1. Katalysator in Form eines wendelförmigen Metalldrahtes, dessen Windungen im Abstand voneinander angeordnet sind, wobei die Oberfläche des Metalldrahtes mit einer Beschichtung aus einem katalytisch aktiven Material versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendel aus einem gewellten Metalldraht (11) gewickelt ist, so daß sich bei jeder Windung der Wendel-Form der Abstand zwischen den benachbarten Teilen des Metalldrahtes (11) ändert, und daß der Abstand der Wellen (12) in Bezug zum Durchmesser der Wendel und der Abstand der Windungen der Wendel so abgestimmt sind, daß für den Metalldraht (11) die Scheitel (13) der Wellen (12) in jeder Windung in der Nähe des Scheitels (14) der nächsten, nachfolgenden Windung liegen.

2. Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metall draht (11) auf seiner Oberfläche eine Schicht aus einem keramischen Werkstoff aufweist, die das katalytisch aktive Material trägt.

3. Verfahren zur Herstellung eines Katalysators nach Anspruch 1 und 2, bei dem ein Metalldraht zu einer Wendel gewickelt wird, deren Windungen im Abstand voneinander angeordnet sind, und bei dem die Oberfläche des Metalldrahtes mit einem katalytisch aktiven Material beschichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Metalldraht mit einer die katalytisch aktive Komponente enthaltenden Dispersion in Kontakt gebracht und an schließend hitzebehandelt wird.