DE3522287A1 - Offenporiger koerper zum filtern und/oder katalytischen behandeln von gasen oder fluessigkeiten und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Offenporiger koerper zum filtern und/oder katalytischen behandeln von gasen oder fluessigkeiten und verfahren zu seiner herstellung

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DE3522287A1 DE19853522287 DE3522287A DE3522287A1 DE 3522287 A1 DE3522287 A1 DE 3522287A1 DE 19853522287 DE19853522287 DE 19853522287 DE 3522287 A DE3522287 A DE 3522287A DE 3522287 A1 DE3522287 A1 DE 3522287A1
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Description

Die Erfindung betrifft einen offenporigen Körper nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser zum Filtern und/oder katalytischen Behandeln von Gasen oder Flüssigkeiten bestimmten Körper.
Zum katalytischen Behandeln von Abgasen sind eine Reihe von Verfahren bekannt. Das Prinzip einer katalytischen Umwandlung funktioniert bei Vorhandensein verschiedener chemischer Substanzen und einem Katalysator, der zumeist metallisch ist.
In der AT-PS 3 31 815 ist beispielsweise ein Katalysator aus einem Metallgeflecht beschrieben. Durch die Oxydation von Ammoniak werden die zur Herstellung von Salpetersäure benötigten Stickoxyde mit Hilfe von einer Platin-Rhodium- Legierung als Katalysator verwendet.
Die Struktur dieses Katalysators weist engmaschige Netze auf.
Dieser schon lange bekannte Platin-Rhodium-Katalysator wird nach der AT-PS 3 31 815 dadurch verbessert, dass auch Drähte aus oxydationsbeständigen, warmfesten und Edelmetallegierungen enthalten sind.
Bei einem derartigen Katralysator ist es insbesondere von Nachteil, dass diese Netzstruktur einer hohen dynamischen Belastung und einem hohen Verschleiss unterliegt. Da ein Grossteil der Drähte aus den Edelmetallen aufgebaut ist, ist diese Methode sehr kostenaufwendig.
Bei einem anderen Verfahren zum Hydratisieren von Olefinen wird gemäss einer anderen AT-PS 3 39 869 ein Katalysator verwendet, der einen Katalysatorträger aus Glasperlen aufweist, wobei der Katalysator auf der Oberfläche der Glasperlen angeordnet ist. Da derartige Glasperlen für sich instabil sind, kommt es durch Bewegung zu Oberflächenreibungen zwischen den einzelnen Katalysatorträgern, die dann zu einem Verschleiss des Katalysators führen. Ausserdem ist ein grosser Nachteil, dass unkontrolliert diese Metallkatalysatorabriebe emitieren.
Einer der wichtigsten zur Zeit verwendeten Katalysatortypen ist jener, der als Katalysatorträger Keramik aufweist. In der AT-PS 3 22 516 ist beispielsweise ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysatorträgers mit einer Mischung aus Mineral- und organischen Fasern beschrieben. Dabei wird ein biegsames Trägervlies aus einem Gemisch besagter Mineralfasern und organischer Fasern in einer Formungsvorrichtung gewellt, daraufhin mit einer zweiten nicht gewellten Vlieslage gleicher Beschaffenheit zu einer einschichtigen Wellpappe zusammengeführt und verklebt, anschliessend wird der so erhaltene Schichtkörper zu einem Gebilde von solcher Form und Grösse aufgewickelt oder aufgeschichtet, dass es nach einem Sintervorgang die gewünschte Dimensionierung aufweist, wobei das Gebilde nach dieser Formgebung mit einem Schlicker aus hochtemperatur- und temperaturwechselbeständigen anorganischen Materialien getränkt und anschliessend bei Temperaturen bis zu 90°C getrocknet, um zuletzt bei Temperaturen von 1.200 bis 1.800°C gesintert zu werden. Erst nach diesem sehr komplizier­ ten und nachteiligerweise viele Verfahrensschritte aufwendigen Verfahren kann das eigentliche Katalysatormetall aufgebracht werden. Zudem ist bei derartigen keramischen Katalysatoren von Nachteil, dass sie nach dem Sintern praktisch nicht mehr bearbeitet werden können und die Form nicht mehr veränderbar ist. Darüber hinaus ist der grösste Nachteil die Bruch­ empfindlichkeit bei Schlag, Stoss und Vibration.
Diesen Nachteil weist auch ein Katalysatorträger, hergestellt nach einem anderen Verfahren, gemäss der DE-OS 22 42 907 auf. Bei dem Verfahren gemäss dieser deutschen Offenlegungsschrift wird mit Hilfe von Kunststoffkugeln in einer dichten Schüttung eine Struktur geschaffen, in welche eine giessfähige, kerami­ sche Masse eingefüllt wird, wobei anschliessend bei einem zumindest teilweisen Aushärten der Giessmasse die Struktur aus den Kunststoffkugeln abgebaut und entfernt wird, wodurch eine Grundstruktur aus Keramik für das Aufbringen eines Katalysa­ tormaterials geschaffen ist. Durch die Einwirkung der Schwer­ kraft des Keramikmaterials lässt sich der Katalysatorträger nur schwierig in einer gleichmässig dichten Struktur her­ stellen da es in den unteren Bereichen zu einem Komprimieren der Kunststoffkugeln kommen kann. Ausserdem kann es beim Abbau der Struktur aus Kunststoffkugeln durch Erhitzen noch vor dem Aushärten der Keramikgiessmasse zu Bränden oder Explosionen kommen, die die Keramikstruktur im "Grünzustand" zerstören.
Ein wieder anders geformter Katalysator ist beispielsweise in der EP-A1 00 66 676 zur Entgiftung von antimonwasserstoff­ haltigen Gasen beschrieben.
Der Katalysatorträger eines derartigen Katalysators besteht aus einer ersten Matte, aus einer gewalzten Polytetrafluor­ äthylen-Aktivkohle-Mischung, die nach dem Walzen mit einem katalytischaktiven Metall versehen wird. Ein Katalysator entsprechend dieser Europäischen Patentanmeldung wird beispielsweise in wartungsfreien Batterien verwendet.
Nachteiligerweise muss ein derartiger Katalysator zur Erzielung einer ausreichenden Oberfläche sehr grossflächig gebaut sein, was die konstruktive Ausführung einer derartig ausgerüsteten Batterie verkompliziert. Ausserdem ist gemäss dem Herstellungsverfahren nach der EP-A1 00 66 676 ein sinter-ähnlicher Prozess vorgesehen, der erforderlich ist, den Katalysatorwirkstoff zu aktivieren. Bei diesem Aktivierungs­ vorgang entsteht Fluorgas, das umfangreiche Sicherheits­ vorkehrungen nötig macht.
In der DE-OS 27 57 317 ist ein Gaswäscher beschrieben, er eine Füllkörperschicht aus Metallfüllkörpern und Kunststoff- Füllkörpern aufweist. Über diese Füllkörper rieselt die Waschflüssigkeit, wobei gleichzeitig das zu waschende Gas von unten durchgeblasen wird.
Durch den in der Praxis auftretenden unterschiedlichen Gasdruck kommt es insbesondere bei den Kunststoff-Füllkörpern zu Eigenbewegungen, die zum Abrieb führen. Dadurch werden die Füllkörper an ihrer Oberfläche verkleinert, wodurch die Füllkörper zeitweise ausgewechselt werden müssen. Die durch den Eigenbewegungsvorgang der Füllkörper hervorgerufenen Vibrationen können zu Lärmbelästigungen führen, die insbesondere im verbauten Gebiet unerwünscht sind.
Eine andere Art von Filtern wird beispielsweise zum Nebel­ abscheiden verwendet. Dabei sind Fasern zu einem Faserbett verdichtet und zwischen einem Metallgitter gehalten. Durch­ tretende Nebel oder durchtretender Rauch verliert einen Teil seiner Feststoffe in diesem Faserbett.
Zum Herstellen dickerer Filter müssen mehrere Filterelemente hintereinander angeordnet werden, da es nicht möglich ist, das Faserbett für sich dicker zu gestalten, da die Fasern im Inneren des Bettes nicht formstabil gehalten werden können. Durch die Eigenschaften der Faserbetten lässt sich ein derartiger Filter nur schlecht reinigen.
Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemässen Körper so zu gestalten, dass er einfach und kostengünstig herstellbar sowie temperatur- und formstabil, leicht zu reinigen, gut aufheizbar und bruchfest ist. Weiterhin gehört die Bereitstellung geeigneter Herstellungsverfahren in den Umfang der erfindungsgemässen Aufgabe.
Diese sehr umfangreiche Aufgabenstellung wird erfindungsgemäss durch die Lehre nach dem Anspruch 1 gelöst. Zweckmässige Ausgestaltungen sowie die geeigneten Herstellungsverfahren sind Gegenstand der Unteransprüche.
An Hand der Skizzen wird die Erfindung beispielhaft näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Grundstruktur aus geschäumtem offenzelligem Kunststoff,
Fig. 2 eine Grundstruktur aus Kunststoffgittern,
Fig. 3 einen vergrösserten Ausschnitt eines erfindungs­ gemässen Katalysators,
Fig. 4 die schematische Anordnung mehrerer Kunststoffgitter,
Fig. 5 eine Ausführungsform eines erfindungsgemässen Katalysators,
Fig. 6 u. Fig. 7 Ausschnitte aus dem Herstellungsprozess,
Fig. 8 einen erfindungsgemässen Katalysatorträger zwischen zwei Elektroden und
Fig. 9 eine Anordnung eines erfindungsgemässen Filters mit einem Schwingungsgenerator.
Die Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemässe Grundstruktur 1 aus einem geschäumten offenzelligen Kunststoff mit einer erfindungsgemässen Metallschicht 2, die die gesamte Oberfläche des offenzelligen Kunststoffschaumes insbesondere auch in den Poren 11 abdeckt.
Es können die verschiedensten Kunststoffe wie beispielsweise Polyurethan, Polyester oder Polyäthylen verwendet werden. Auf die unterschiedlichen Eigenschaften der zitierten Kunststoffe sowie auf deren Herstellungsverfahren muss nicht eingegangen werden, da die an sich bekannt sind.
Zum Schäumen insbesondere für die Herstellung einer erfindungsgemässen Grundstruktur, wie in Fig. 1 dargestellt, mit einer Porosität voön 3 Poren pro cm bis 11 Poren pro cm und einer Dichte von ca. 10-35 kg/m3 ist ein Polyurethan-Schaum optimal. Dieser weist vorteilhafterweise 95% Hohlräume auf das Gesamtvolumen berechnet auf.
Die gleichen Kunststoffe können in nicht verschäumter Form auch zu Gitterstrukturen 5 verarbeitet werden, wobei die Metallschicht 2 auf jedem Kunststoffgitter 4, die gesamte Oberfläche bedeckend aufgebracht ist.
Um eine hohe Filterwirkung bzw. grosse Katalysatoroberfläche zu erreichen ist es vorgesehen, wie beispielsweise in Fig. 4 dargestellt, mehrere Kunststoffgitterlagen (6, 16, 26) vorzusehen, die vorteilhafterweise auf Lücke angeordnet sind, wodurch ein durchtretender Gas- oder Flüssigkeitsstrom stets umgelenkt wird und dadurch ein optimales Kontaktieren mit der Metallschicht ermöglicht.
Die dargestellten Grundstrukturen aus geschäumtem Kunststoff und aus einer Gitteranordnung sind nur zwei aus einer Vielzahl möglicher Strukturen, auf die nicht näher eingegangen werden muss.
Das Kunststoffgitter 4 kann wie beispielsweise im linken unteren Bildeck der Fig. 2 dargestellt, aus Textilfasern 9, die gegebenenfalls selbst untereinander verwebt sind, aufgebaut sein.
Die Metallschicht 2 ist in der Fig. 1 und Fig. 2 einlagig dargestellt, sie kann jedoch erfindungsgemäss auch mehrlagig ausgeführt sein.
In der Fig. 3 und Fig. 5 ist eine derartige mehrschichtige Metallschicht 2 im Schnitt dargestellt. Dabei trägt die Grundstruktur 1 eine Trägerschicht 21, (nur in Fig. 3) auch eine zweite Schicht 22 und eine Aussenschicht 23 aus Metall. Die Trägerschicht 21 ist vorzugsweise aus einem hochleitfähigen Metall z.B. Kupfer, die zweite Metallschicht 22 aus einem Metall mit relativ hohem Schmelzpunkt wie beispielsweise Nickel und die Aussenschicht 23 aus einem katalytisch wirksamen Metall aufgebaut.
Diese 3-lagige Metallschicht hat den grossen Vorteil der mechanischen Stabilität, auch bei hohen Temperaturen wie beispielsweise bei 1.452°C oder bei Verwendung von Wolfram sogar bis 3.380°C.
Die Aussenschicht 23 trägt das für die hervorzurufende chemische Reaktion nötige Katalysatormetall. Unter Katalysatormetall wird in diesem Fall auch Metalloxyd oder Metallsalz oder oE oder ähnliches verstanden.
Die zweischichtige Ausführung weist nur eine Trägerschicht aus vorzugsweise hart-zähem Metall wie beispielsweise Vanadium, Nickel, Stahl usw. auf. Der Vorteil ist eine schnellere Herstellung gegenüber dem dreischichtigen Aufbau der jedoch, wie noch später behandelt wird, besser hergestellt werden kann.
Die als Katalysator-Material verwendeten Metalle für die Aussenschicht 23 sind beispielsweise Platin, Rhodium, Gold, Kobalt, Molybdän oder Paladium.
Platin und Rhodium können vorteilhafterweise zur katalytischen Behandlung von Kohlenwasserstoff-Abfallprodukten wie sie bei­ spielsweise im Motorenbau auftreten verwendet werden, wobei deren Anwendung jedoch darüber hinaus auch weite Gebiete der Chemie wie beispielsweise Salpeterherstellung, Denoxing, So 2 und Gasreinigung betrifft.
Paladium findet hauptsächlich als Wasserstoffoxydationskata­ lysator für Batterien usw. vorteilhaft Anwendung, wobei durch die erfindungsgemässe Ausgestaltung der Grundstruktur 1, 5 die Nachteile herkömmlicher Katalysatoren für Batterien hintan­ gehalten werden und der Katalysator volumensmässig sehr klein baut.
Als Cracking Katalysatoren in der Ölraffinerietechnlologie finden die erfindungsgemässen Katalysatoren hauptsächlich dann Verwendung, wenn sie Kobalt, Molybdän oder Nickel selbst als Katalysatormetall aufweisen.
Für Spezialanwendungsgebiete können auf einen erfindungsgemässen, porösen Katalysatorträger auch sämtliche andere Metalle wie beispielsweise seltene Erdmetalle, wie Gallium, Germanium, usw. verwendet werden.
Bei Anwendungsgebieten, die unter Ausschluss von Sauerstoff funktionieren, ist es auch denkbar, als Trägerschicht 21, Eisen oder Stahl vorzusehen, wobei nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung der Stahl durch bereits vorher aufgebrachten Kohlenstoff, beispielsweise Grafit, auf die Grundstruktur 1 und nachher beispielsweise elektrolytisch aufgebrachtes Eisen und anschliessendes Erhitzen der Grundstruktur auf die Kohlenstoffdiffusionstemperatur legiert wird.
Zum Zwecke des Filterns von Stoffen genügt es im allgemeinen, wenn ein erfindungsgemässer Körper eine abriebfeste, oxydationsbeständige Aussenschicht 23 aufweist.
Erfindungsgemäss ist es auch vorgesehen, dass der Kunststoff selbst anorganische Beimengungen aufweist, wie dies beispielsweise in der Fig. 3 dargestellt ist.
Derartige anorganische Beimengungen können beispielsweise mineralische Materialien, keramische Materialien oder Metallverbindungen wie beispielsweise Metallsalze oder Metalloxyde sein.
Derartige Beimengungen 7 ermöglichen in vorteilhafter Weise das nachträgliche Härten der Grundstruktur 1, 5.
Dieses Härten kann nach dem Aufbringen der Metallschicht 2 bei Sintertemperaturen erfolgen.
In vorteilhafter Weise ist im Vergleich zu den bisher bekannten gesinterten, porigen Katalysatorträgern die tatsächliche Wandstärke der Sinterteile sehr dünn, wodurch eine wesentlich bessere Elastizität erreichbar ist.
Bestehen die Beimengunen aus Metall, so ergeben sich Vorteile, die später noch beschrieben werden.
Ist dieses Metall Katalysatormetall wie beispielsweise Platin, Rhodium, Gallium, Germanium, Titan so ermöglicht diese erfindungsgemässe Ausgestaltung das Verwenden der Grundstruktur 1, 5 für sich selbst als Katalysator und es muss vorteilhafterweise keine eigene Metallschicht aufgebracht werden, sofern die Temperatur und Stabilitätsanforderungen durch den Kunststoff befriedigt werden können.
Dies ist vor allem bei Niedertemperaturprozessen und geringen Drücken möglich.
Es ist erfindungsgemäss auch vorgesehen, Partikelbeimengungen 8 (Fig. 3) dem Kunststoff beizumengen, wobei diese Partikelbeimengungen ebenso aus Metall oder aber auch aus Kohlenstoff bestehen können.
Der Sinn dieser Massnahme wird noch später beschrieben.
Die Fig. 8 zeigt ein flächiges, durchlässiges Gebilde gemäss der Erfindung, welches zwischen zwei Elektroden 19 und 20 eingespannt ist. Da die erfindungsgemässe Struktur 1 zur Gänze mit einer Metallschicht 2 überzogen ist, wird es nun erstmals möglich, einen erfindungsgemässen Katalysator oder ein erfindungsgemässes Filter auf eine exakte Betriebstemperatur zu bringen und diese Betriebstemperatur unabhängig von der Temperatur des gasförmigen oder flüssigen Mediums zu steuern.
Diese Möglichkeit ist in erster Linie dadurch gegeben, dass zumindest eine Schicht der Metallschicht aus einem Widerstandsmaterial besteht. Eine Stromquelle 24. die vorteilhafterweise regelbar ist, versorgt die Elektroden mit einem elektrischen Strom, der den Katalysator durch Aufheizen des Widerstandsmateriales auf die gewünschte Betriebstemperatur bringt.
Durch elektrodynamische Thermofühler, die nicht dargestellt sind, kann diese Betriebstemperatur laufend überwacht werden und die Stromzufuhr geregelt werden.
In der Fig. 9 ist ein Filter mit einer erfindungsgemässen Grundstruktur 5 aus metallbeschichteten Kunststoffgittern, die auf Lücke angeordnet sind, dargestellt, wobei Dichtungswülste 29 eine Abdichtung des Filters gegenüber einem Filterschacht vorgesehen sind und eine formstabile Angriffsfläche 25 vorgesehen ist, die mit einem Angriffsstück 27 mit einem Schwingungsgenerator 28 verbunden ist.
Eine derartige erfindungsgemässe Ausgestaltung bringt einen weiteren Vorteil mit sich, indem das Filter (oder aber auch der Katalysator) durch den Schwingungsgenerator in Vibrationsbewegung gebracht werden kann und dadurch die Berührungsintensität der zu katalysierenden Partikeln oder der zu filternden Partikeln wesentlich vergrössert wird; dies insbesondere dann, wenn mehrere derartige Filteranordnungen hintereinander geordnet sind und gegensinnig betrieben werden.
Die erfindungsgemässen Körper wie beispielsweise in Fig. 8 und 9 dargestellt, können hintereinander angeordnet werden, wobei es möglich ist, Körper mit den unterschiedlichsten Eigenschaften (hervorgerufen durch unterschiedliche Katalysatormetalle, Porengrössen, Elementdicken usw.) in einer Katalysationskolonne oder einem Filterschacht anzuordnen.
Dadurch ist es möglich, mit einem Filtersatz bzw. Katalysatorsatz aus einem Gas oder einer Flüssigkeit die unterschiedlichsten Stoffe zu filtern bzw. die unterschiedlichsten Reaktionen auszulösen.
Es wäre auch denkbar wie beispielsweise in der Filtertechnik erforderlich, erfindungsgemässe Körper schräg zu positionieren und mit Sammelrinnen im unteren Bereich zu versehen, wodurch evtl. kondensierte Flüssigkeiten abtropfen können und gesammelt werden.
Die Erfindung betrifft auch ein vorteilhaftes und neues Verfahren zur Herstellung von Filtern und Katalysatoren, wobei dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass der geschäumte Kunststoff 1 bzw. oder das Kunststoffgitter 4, 5 in ein Bad 10 mit leitfähigen Partikeln, beispielsweise in ein aufgeschlämmtes Grafitbad oder in eine Kupferemulsion getaucht wird, dass anschliessend elektrische Elektroden in den Körper gesteckt werden und die so entstandene Anordnung in ein galvanisches Bad 14 nach einem an sich bekannten Verfahren eingebracht wird, um dort mittels elektrischen Stromes das Metall aufzugalvanisieren (siehe Fig. 6 und 7).
Durch dieses erfindungsgemässe Verfahren wird es nun denkbar einfach, die schon weiter vorbeschriebenen Metalle in den ebenso weiter vorbeschriebenen Reihenfolgen aufzubringen und dadurch poröse Katalysatoren oder metallische Filter zu schaffen, ohne die aufwendigen Technologien zur Keramik-Katalysatorträgerherstellung anwenden zu müssen.
Auch das unnötige Verwenden teurer Metalle wie beispeilsweise bei den bekannten Drahtmaschen-Katalysatoren wird ebenso vermieden.
Das Bad 10 könnte auch ein Grafitlack oder ein Metallack, insbesondere ein Kupferlack sein.
Dadurch ergibt sich im Vergleich zum Grafitbad oder zur Kupferemulsion eine bessere Haftung der an und für sich leitfähigen Partikel auf der Grundstruktur und es ist eine tiefe Penetration der leitenden Partikeln in die Grundstruktur gewährleistet.
Nachdem die Galvanisiervorgänge entsprechend dem Aufbau der Metallschicht 2 in den unterschiedlichen Galvanikbädern der Reihe nach durchgeführt wurden, ist es nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung von Vorteil, wenn der Körper danach an zumindest einer Seite 34 (siehe Fig. 1) durchtrennt oder beispielsweise mittels Stanzwerkzeug eingeschnitten wird und sodann bei einer Pyrolyse-Temperatur für die Grundstruktur 1 in einem Ofen ausgeheizt wird.
Durch diese Massnahme wird praktisch die Grundstruktur ausgetrieben bzw. ausgegast, so dass sie im Zuge der weiteren Verwendung eines erfindungsgemässen Katalysators in keinster Weise mehr von Bedeutung ist; sämtliche mechanischen und dynamischen Eigenschaften werden durch die Metallschicht 2 bzw. deren Trägerschicht oder zweite Schicht 21 oder 22 übernommen.
Zur zusätzlichen Vergrösserung der Oberfläche der Grundstruktur 1 kann nach einem weiteren vorteilhaften und neuen Verfahren ein derartiger Pyrolysevorgang für die Grundstruktur nach dem Aufbringen der Trägerschicht oder einer ersten Schicht vorgenommen werden, wobei in diesem Fall auf das Einschneiden bzw. Durchtrennen verzichtet wird und es dadurch durch den Gasdruck des pyrolysierenden Kunststoffes zu Penetrationen der Pyrolysegasen nach aussen durch die Metallschicht kommt, wodurch diese an verschiedensten Stellen aufbricht.
Wird ein Körper unter Zuhilfenahme dieses Verfahrens hergestellt, werden die zweite Schicht 22 und die Aussenschicht 23 erst nach diesem Pyrolysevorgang vorgenommen. Die Oberfläche ist an den aufgebrochenen Stellen noch zusätzlich vergrössert.
Die Aussenschicht 23 und/oder die zweite Schicht 22 kann auch in einem an sich bekannten Verfahren durch Aufdampfen aufgebracht werden.
Das Eintauchen in ein Bad 10 kann dann entfallen, wenn die Beimengungen im Kunststoff bzw. im Kunststoffschaum diesen selbst leitfähig genug machen, um ein Galvanisieren der Metallschichten bzw. insbesondere der Trägerschicht 21 zu ermöglichen.
Speziell dann kann auch der Kunststoff selbst als Elektrode geschaltet werden und es kann günstigerweise auf das Einsetzen der Elektroden 17 verzichtet werden.
Bei dem Herstellen der Grundstruktur mit Beimengungen oder Partikelbeimengungen ist es erforderlich, dass diese in einer optimalen Verteilung im Volumen gehalten werden. Erfindungsgemäss wird dieses Erfordernis in vorteilhaft neuer Weise dadurch befriedigt, dass die dem Kunststoff beispielsweise durch Walz- und Knetvorgänge beigemengten Partikelbeimengungen während des weiteren Behandelns insbesondere während des an sich bekannten Schäumvorganges durch Einwirken von Ultraschallschwingungen in Schwebe und Optimalverteilung gehalten werden.
Die Aussenschichten 23 können nach einem weiteren erfindungsgemässen Verfahren in eine Metallsulfat- oder Metallsulfidlösung getaucht werden, wonach diese anschliessend getrocknet werden und in einem an sich bekannten Röstverfahren in Metalloxyd überführt werden können.
Durch eine derartige Massnahme entfällt vorteilhafterweise das Galvanisieren, das unter bestimmten Umständen z.B. Elektroenergiemangel nicht zur Anwendung kommen kann.
Können die Metalloxyde selbst nicht als Katalysator wirken, wird durch anschliessendes Hydrieren das Metall in reiner Form als jeweilige Aussenschicht 23 dargestellt.
Das Aufbringen eines Platinschwammes als Aussenschicht 23 ist erfindungsgemäss dadurch sehr leicht möglich, dass die Grundstruktur 1 oder 5 in eine vorzugsweise wässrige Aufschlämmung von Platinsalmiak getaucht wird, wobei dieser danach lediglich erwärmt werden muss und in Platinschwamm übergeht.
Ein nach derartigem Verfahren hergestellter Katalysator hat gegenüber der erfindungsgemäss sehr grossen Oberfläche des Katalysatorträgers noch zusätzlich den Vorteil, dass auch das Katalysatormetall selbst eine zusätzliche grössere Oberfläche besitzt, wodurch die katalytischen Reaktionen noch sicherer vonstatten gehen können.
Die Erfindung ist durch die Skizzen bzw. durch die vorgehende Beschreibung in keiner Weise eingeschränkt.
Es wären beispielsweise auch Ausgestaltungen denkbar, bei denen die Grundstruktur flaschenbürstenförmig ausgebildet ist, d.h. mit Mittelachse und abstehenden dichten Lamellenstrukturen, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims (40)

1. Offenporiger Körper zum Filtern und/oder katalytischen Behandeln von Gasen oder Flüssigkeiten mit einer Grund­ struktur aus einem nichtmetallischen Material und einer darüber angeordneten Metallschicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundstruktur (1,5) aus Kunststoff besteht.
2. Offenporiger Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass der Kunststoff geschäumt ist.
3. Offenporiger Körper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Metallschicht (2) mindestens zwei­ lagig ist.
4. Offenporiger Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, dass der Kunststoff ein Polyurethan- Kunststoff ist.
5. Offenporiger Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, dass der Kunststoff ein Polyester- Kunststoff ist.
6. Offenporiger Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, dass der Kunststoff ein Polyäthylen- Kunststoff ist.
7. Offenporiger Körper nach einem der Ansprüche 1-6, da­ durch gekennzeichnet, dass die Grundstruktur ein zu­ mindest einlagiges Kunststoffgitter (4) bildet.
8. Offenporiger Körper nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Kunststoffgitter (5) mehrlagig aus­ geführt ist und dass die einzelnen Lagen (6, 16, 26) auf Lücke angeordnet sind.
9. Offenporiger Körper nach Anspruch 7 oder 8, dadurch ge­ kennzeichnet, dass das Kunststoffgitter (4) aus gewebten Textilfasern (9) gebildet ist.
10. Offenporiger Körper nach einem der Ansprüche 1-6, da­ durch gekennzeichnet, dass die Grundstruktur zu einem Vlies verarbeitete Fasern sind.
11. Offenporiger Körper nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff einen Integralschaum mit einer geschlossenen Aussenhaut bildet.
12. Offenporiger Körper nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff anorganische Beimengungen (7) aufweist.
13. Offenporiger Körper nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff leitfähige Partikelbeimengungen (8) aufweist.
14. Offenporiger Körper nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Partikelbeimengungen (8) aus Kohlen­ stoff bestehen.
15. Offenporiger Körper nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Beimengungen (7) oder Partikel­ beimengungen (8) aus Metall bestehen.
16. Offenporiger Körper nach Anspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Metall, wie an sich bekannt, ein Katalysatormetall, wie beispielsweise Platin, Rhodium, Gallium, Germanium, Titan ist
17. Offenporiger Körper nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Beimengungen (7) aus chemischen Metallverbindungen, wie beispielsweise Metallsalzen oder Metalloxyden bestehen.
18. Offenporiger Körper nach Anspruch 12 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Beimengungen (7) mineralische Materialien aufweisen.
19. Offenporiger Körper nach Anspruch 18, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Beimengungen (7) keramische Materia­ lien sind.
20. Offenporiger Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundstruktur (1) selbst ein Volumen füllt und dass der geschäumte Kunststoff eine Porosität von 3 Poren pro cm bis 11 Poren pro cm aufweist und mit einer Dichte von ca. 10 bis 35 kg/m3 versehen ist.
21. Offenporiger Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlräume (11) etwa 95% des Volumens ausmachen.
22. Offenporiger Körper nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Metallschicht (2) eine Trägerschicht (21) aus einem vorzugsweise hartzähem Metall, wie beispielsweise Vanadium, Nickel usw. aufweist, die mit einer zur Trägerschicht (21) relativ dünneren Aussen­ schicht (23) aus einem katalytisch wirksamen Metall oder Metallsalz überzogen ist.
23. Offenporiger Körper nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, dass drei Metallschichten (21, 22, 23) vor­ gesehen sind, wobei eine Trägerschicht (21) aus einem hochleitfähigem Metall z. B.: Kupfer, die zweite Metall­ schicht (22) aus einem Metall mit hohem Schmelzpunkt z.B. Nickel und eine Aussenschicht (23) aus einem katalytisch wirksamen Metall besteht.
24. Offenporiger Körper nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenschicht (23) Platin, Rhodium, Gold, Kobalt, Molybdän oder Palladium enthält.
25. Offenporiger Körper nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schicht oder die Trägerschicht (21) aus Eisen oder Stahl besteht.
26. Verfahren zur Herstellung eines offenporigen Körpers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der geschäumte Kunststoff (1) bzw. oder das Kunststoffgitter (4, 5) in ein Bad (10) mit leit­ fähigen Partikeln, beispielsweise in ein aufgeschlämmtes Graphitbad oder in eine Kupferemulsion getaucht wird, dass anschliessend elektrische Elektroden (13) in das Gebilde gesteckt, werden und die so entstandene Anordnung in ein galvanisches Bad (14) nach einem bekannten Ver­ fahren eingebracht wird, um dort mittels elektrischem Strom das Metall aufzugalvanisieren.
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Bad (10) ein Graphitlack oder ein Metallack z.B.: Kupferlack ist.
28. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Galvanisiervorgang entsprechend dem Aufbau der Metallschicht (2) in den unterschiedlichen Galvanikbädern der Reihe nach wiederholt wird.
29. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der offenporige Körper nach dem Galvanisieren an zu­ mindest einer Seite (34) durchtrennt oder beispielsweise mittels Stanzwerkzeug eingeschnitten wird und sodann bei einer Pyrolysetemperatur für die Grundstruktur (1) in einem Ofen ausgeheizt wird.
30. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der offenporige Körper nach dem Galvanisieren der Träger­ schicht (21) bei einer Pyrolysetemperatur für die Grund­ struktur (1) ausgesetzt wird, und dass erst nach dem Ausgasen die Grundstruktur (1) die zweite Schicht (22) oder die Aussenschicht (23) vorzugsweise galvanisch auf­ gebracht wird.
31. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass nach dem galvanischen Auf­ bringen der Trägerschicht (21) und/oder der zweiten Schicht (22) die Aussenschicht (23) durch Aufdampfen in einem, an sich bekannten Verfahren, aufgebracht wird.
32. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass der Kunststoff mit den leitenden Beimengungen (7) selbst als Elektrode geschal­ tet wird.
33. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass der offenporige Körper aus Kunststoff bzw. geschäumten Kunststoff, gegebenenfalls bereits mit der Trägerschicht (21) überzogen, ein eine Metallsulfat- oder Metallsulfidlösung getaucht wird, anschliessend getrocknet und hernach in einem an sich bekannten Röstverfahren in Metalloxyd überführt wird.
34. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass das Metalloxyd zu Metall hydriert wird.
35. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass der offenporige Körper nach dem Aufbringen der Träger- (21) und/oder zweiten Metall­ schicht (22) in eine vorzugsweise wässrige Aufschlämmung von Platinsalmiak getaucht wird, wobei der Platinsalmiak nach dem Trocknen durch Erwärmen in Platinschwamm über­ führt wird.
36. Verfahren zur Herstellung einer Grundstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, dass dem Kunststoff beispielsweise durch Walz- und Knetvorgänge die Partikelbeimengungen (8) beigemengt werden, wobei diese während des an sich bekannten Schäum­ vorganges durch Einwirken von Ultraschallschwingungen in Schwebe und Optimalverteilung gehalten werden.
37. Verfahren zur Herstellung einer Metallschicht aus einer Eisen-Kohlenstoff-Legierung, nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine Grundstuktur (1, 5) oder auf eine Trägerschicht (21) durch Eintauchen in eine Graphitaufschlämmung eine be­ stimmte Menge Graphit aufgebracht wird, worauf eine weitere bestimmte Menge Eisen aufgebracht wird und die Grundstruktur (1, 5) sodann in einem Ofen oder durch elektromagnetische Wellen auf eine Kohlenstoffdiffusions­ temperatur erhitzt wird.
38. Offenporiger Körper in vorbestimmter geometrischer Erstreckung mit einer Metallschicht zum Einbau in Filter­ kanäle oder Katalysationskolonnen nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kör­ per an zwei gegenüberliegenden Rändern Elektroden (19, 20) aufweist, die mit einer vorzugsweise regelbaren Stromquelle (24) verbindbar sind.
39. Offenporiger Körper nach Anspruch 38, dadurch gekenn­ zeichnet, dass zumindest eine Schicht der Metallschicht (2) aus einem elektrischen Widerstandsmaterial besteht.
40. Offenporiger Körper nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er zumindest eine form­ stabile Angriffsfläche (25) mit einem Angriffsstück (27) aufweist, welches von einem Schwingungsgenerator (28) beaufschlagbar ist.
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