DE4342297A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung der im Abgas von Verbrennungsanlagen enthaltenen Stickoxidanteile - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung der im Abgas von Verbrennungsanlagen enthaltenen Stickoxidanteile

Info

Publication number
DE4342297A1
DE4342297A1 DE4342297A DE4342297A DE4342297A1 DE 4342297 A1 DE4342297 A1 DE 4342297A1 DE 4342297 A DE4342297 A DE 4342297A DE 4342297 A DE4342297 A DE 4342297A DE 4342297 A1 DE4342297 A1 DE 4342297A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
membrane
hydrogen
interface
nitrogen oxides
nitrogen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE4342297A
Other languages
English (en)
Other versions
DE4342297C2 (de
Inventor
Martha Dr Maly-Schreiber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler Benz AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler Benz AG filed Critical Daimler Benz AG
Priority to DE4342297A priority Critical patent/DE4342297C2/de
Publication of DE4342297A1 publication Critical patent/DE4342297A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE4342297C2 publication Critical patent/DE4342297C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/32—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00
    • B01D53/326—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00 in electrochemical cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8621—Removing nitrogen compounds
    • B01D53/8625—Nitrogen oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409—Nitrogen oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/58—Fabrics or filaments
    • B01J35/59—Membranes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verminderung der im Abgas von Verbrennungsanlagen enthaltenen Stickoxide gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Aus der US-PS 39 86 350 ist eine Brennkraftmaschine bekannt, in deren Abgasleitung ein Katalysator zur Umwandlung von Stick­ oxiden angeordnet ist. Stromauf des Katalysators kann mittels einer Leitung zur Bildung einer reduzierenden Atmosphäre Wasser­ stoffgas in die Abgasleitung eingebracht werden.
Nachteilig ist bei dieser Anordnung, daß der Wasserstoff gemeinsam mit dem Abgas zum Katalysator transportiert wird. Daher können Konkurrenzreaktionen, beispielsweise mit dem Restsauerstoff im Abgas nicht verhindert werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit der die im Abgas enthaltenen Stickoxide mit hoher Selektivität durch den Wasserstoff am Katalysator umgewandelt werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Dadurch, daß die Stickoxide und der Wasserstoff erst in Gegen­ wart des katalytischen Materials in Kontakt kommen, können Konkurrenzreaktionen weitestgehend vermieden und somit die Selektivität für die gewünschte Reaktion erheblich verbessert werden. Außerdem liegt der Wasserstoff in der Membran nicht in gasförmiger, sondern in gespaltener Form vor, so daß eine ver­ besserte Umwandlungsrate erreicht werden kann.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen gehen aus den Unteran­ sprüchen und der Beschreibung hervor. Die Erfindung ist nachstehend anhand einer Zeichnung näher beschrieben, wobei
Fig. 1 ein mit Wasserstoffgas beaufschlagter Membranreaktor zur selektiven katalytischen Reduktion von in Abgasen enthaltenen Stickoxiden,
Fig. 2 eine Prinzipdarstellung der beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ablaufenden Reaktionen,
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Membranreaktors, in dem der zur Reduktion benötigte Wasserstoff durch Elektrolyse aus Wasser gewonnen wird, und
Fig. 4 eine Prinzipdarstellung der beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ablaufenden Reaktionen zeigt.
Fig. 1 zeigt eine Abgasleitung 1 einer nicht dargestellten Ver­ brennungsanlage, beispielsweise einer Diesel-Brennkraftmaschine. In der Abgasleitung 1 ist ein Membranreaktor 2 angeordnet. Der aus einer Membran 3 gebildete Membranreaktor 2 weist eine ge­ schlossene zylindrische Form auf und wird über eine Zuleitung 4 mit Wasserstoffgas H₂ beaufschlagt. Die Membran 3 besteht aus einem für Wasserstoff H durchlässigen Material, welches für die Reduktion der Stickoxide NOx mittels Wasserstoff H eine kataly­ tische Wirkung besitzt. Beispielsweise kann hierzu eine Legie­ rung aus Palladium mit 25 Atomprozenten Silber verwendet werden. Denkbar ist aber auch die Verwendung anderer Pd-Legierungen mit Ag, Cu oder Sb oder auch von V-, Ti- oder Zr-Legierungen. Grund­ sätzlich kann hierbei auch auf andere Werkstoffe, die bei der Speicherung von Wasserstoff in Metallhydriden Verwendung finden, zurückgegriffen werden. Da die Membran 3 aber auch die Fähigkeit besitzen muß, Stickoxide NOx zu adsorbieren, wird vorzugsweise ein Composite aus den genannten Materialien und einem Zeolith, das diese Fähigkeit besitzt, verwendet.
In Fig. 2 ist die Funktion der Membran 3 schematisch darge­ stellt. Das Wasserstoffgas H₂ trifft auf eine Grenzfläche B der Membran 3. Die Membran 3 enthält Metalle oder intermetallische Verbindungen, die in der Lage sind, die Spaltung und anschließende Adsorption des Wasserstoffs H durch die Membran katalytisch zu beschleunigen. An der anderen Grenzfläche A der Membran 3 werden Stickoxide NOx aus dem Abgas adsorbiert. Der aktive Wasserstoff H diffundiert aufgrund des Konzentrations­ gradienten durch die Membran 3 und trifft im Bereich der Grenz­ fläche A auf die adsorbierten Stickoxide NOx. Dort werden die Stickoxide NOx durch den Wasserstoff H nach einer bekannten SCR- Methode (Selective Catalytic Reduction) zu Stickstoff N₂ und Wasserdampf H₂O reduziert, wobei die Endprodukte in den vorbei­ strömenden Abgasstrom entweichen. Dieses Verfahren hat den Vor­ teil, daß die Stickoxide NOx erst unmittelbar in der Nähe des katalytischen Materials mit dem Reduktionsmittel Wasserstoff H in Kontakt kommen. Dadurch können Konkurrenzreaktionen des Wasserstoffs H, beispielsweise mit dem Restsauerstoff in den Abgasen, weitestgehend vermieden und eine besonders hohe Selektivität für die NOx-Reduktion erreicht werden.
Im zweiten Ausführungsbeispiel, welches in Fig. 3 und 4 darge­ stellt ist, wird der atomare Wasserstoff H durch Elektrolyse aus Wasser H₂O gewonnen. Der Membranreaktor 2 ist als Wasser­ reservoir 5 ausgeführt, dem über die Zuleitung 4 Wasser H₂O zugeführt wird. Im Bereich der Längsachse des Membranreaktors 2 ist eine Elektrode 6 angeordnet. Die Membran 2 wird gegenüber der Elektrode 6 auf ein negatives Potential gelegt. Durch die angelegte Spannung wird das Wasser H₂O elektrolytisch zersetzt, wobei der Wasserstoff H an der auf negativem Potential liegenden Membran 2 adsorbiert und der Sauerstoff O₂ an der Anode 6 abge­ schieden wird. Zur Abfuhr des Sauerstoffs O₂ ist eine Abström­ leitung 7 vorgesehen. Die Reduktion der Stickoxide NOx erfolgt entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel in der Membran 3.

Claims (7)

1. Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung der im Abgas von Verbrennungsanlagen enthaltenen Stickoxidanteile, wobei die Stickoxide unter Zugabe von Wasserstoff an einem in einer Abgasleitung angeordneten Katalysator zu Stickstoff reduziert werden, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß in der Abgasleitung (1) eine katalytisch wirkende und für den Wasserstoff (H) durchlässige Membran (3) vorgesehen ist,
  • - daß die Membran (3) auf einer Seite mit Abgas beaufschlagt ist, wobei an dieser ersten Grenzfläche (A) Stickoxide (NOx) adsorbiert werden,
  • - daß an der gegenüberliegenden Grenzfläche (B) der Membran (3) der Wasserstoff (H) adsorbiert und anschließend absorbiert wird, und
  • - daß die Stickoxide (NOx) an der ersten Grenzfläche (A) der Membran (3) durch den Wasserstoff (H) reduziert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (3) mit Wasserstoffgas (H₂) beaufschlagt wird, wobei die Membran (3) die Eigenschaft besitzt, das Wasserstoff­ gas (H₂) zu spalten und den atomaren Wasserstoff (H) zu absorbieren.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (3) mit einem Wasserreservoir (5) in Kontakt steht, daß eine gegenüber der Membran (3) positiv geladene Elektrode (6) im Wasserreservoir (5) vorgesehen ist und daß der bei der Elektrolyse des Wassers (H₂O) entstehende Wasserstoff (H) von der Membran (3) absorbiert wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Membran (3) ein Composite aus Zeolith und einer Pd- Legierung mit Ag, Cu oder Sb besteht.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Membran (3) ein Composite aus Zeolith und einer V-, Ti- oder Zr-Legierung besteht.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (3) zu einem geschlossenen zylindrischen Membranreaktor (2) ausgeformt ist, der in der Abgasleitung (1) angeordnet ist und dem über eine Zuleitung (4) das Wasserstoff­ gas (H₂) zugeführt wird.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (3) auf negatives Potential gelegt ist, daß im Bereich der Zylinderlängsachse des Membranreaktors (2) eine positiv geladene Elektrode (5) angeordnet ist und daß eine Abströmleitung (7) zur Abfuhr des bei der Elektrolyse entstehenden Sauerstoffs (O₂) in die Abgasleitung (1) oder an die Umgebung vorgesehen ist.
DE4342297A 1993-12-11 1993-12-11 Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung der im Abgas von Verbrennungsanlagen enthaltenen Stickoxidanteile Expired - Lifetime DE4342297C2 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4342297A DE4342297C2 (de) 1993-12-11 1993-12-11 Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung der im Abgas von Verbrennungsanlagen enthaltenen Stickoxidanteile

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4342297A DE4342297C2 (de) 1993-12-11 1993-12-11 Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung der im Abgas von Verbrennungsanlagen enthaltenen Stickoxidanteile

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE4342297A1 true DE4342297A1 (de) 1995-06-22
DE4342297C2 DE4342297C2 (de) 1998-01-29

Family

ID=6504757

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE4342297A Expired - Lifetime DE4342297C2 (de) 1993-12-11 1993-12-11 Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung der im Abgas von Verbrennungsanlagen enthaltenen Stickoxidanteile

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE4342297C2 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19527693C1 (de) * 1995-07-28 1996-10-10 Dornier Gmbh Verfahren zur Stickstoffmonoxid-Minderung in Abgasen von Verbrennungsmaschinen
WO2001083088A1 (en) 2000-05-02 2001-11-08 Volvo Teknisk Utveckling Ab Device and method for reduction of a gas component in an exhaust gas flow of a combustion engine

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3644090A1 (de) * 1986-12-23 1988-07-07 Bbc Brown Boveri & Cie Verfahren und vorrichtung zum reinigen von abgasen
EP0566071A1 (de) * 1992-04-14 1993-10-20 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Verfahren zur Reduktion von Stickoxiden

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3644090A1 (de) * 1986-12-23 1988-07-07 Bbc Brown Boveri & Cie Verfahren und vorrichtung zum reinigen von abgasen
EP0566071A1 (de) * 1992-04-14 1993-10-20 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Verfahren zur Reduktion von Stickoxiden

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19527693C1 (de) * 1995-07-28 1996-10-10 Dornier Gmbh Verfahren zur Stickstoffmonoxid-Minderung in Abgasen von Verbrennungsmaschinen
WO2001083088A1 (en) 2000-05-02 2001-11-08 Volvo Teknisk Utveckling Ab Device and method for reduction of a gas component in an exhaust gas flow of a combustion engine
US8065870B2 (en) 2000-05-02 2011-11-29 Volvo Technology Corporation Device and method for reduction of a gas component in an exhaust gas flow of a combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
DE4342297C2 (de) 1998-01-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3877229T2 (de) Verfahren zum entfernen von nox aus fluidstroemen.
DE3606316C2 (de)
EP1395351B1 (de) Abgasreinigungsanlage mit reduktionsmittelversorgung
DE69205669T2 (de) Katalysator zur Reinigung von Abgasen.
DE2350498C3 (de) Verfahren zur Entfernung von Schwefel- und Stickstoffoxyden oder nur Stickstoffoxyden aus Abgasen
DE69624904T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von Verbrennungsabgasen
DE69625887T2 (de) vERFAHREN ZUR ENTSTICKUNG UND ENTSCHWEFELUNG VON ABGAS
DE69108648T2 (de) Katalysator zur Entfernung von gasförmigen Hydriden.
DE2313040B2 (de) Mehrlagiger Katalysatorträger
DE3735151A1 (de) Verfahren zum reinigen von abgasen
DE3933206A1 (de) Verfahren zur rueckstandsfreien entfernung von nitriten und nitraten aus einer waessrigen loesung
DE2335403C3 (de) Verfahren zur Überwachung des Gehaltes an Stickoxiden in Abgasen, insbesondere in Kfz.-Abgasen, sowie Sensor zur Durchführung des Verfahrens
DE1667555A1 (de) Verfahren zur Abtrennung von Verunreinigungen aus Edelgasen
DE3229314C2 (de)
DE3644090A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum reinigen von abgasen
EP0609401B1 (de) VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON HYDROXYLAMIN AUS NO x? ENTHALTENDEN ABGASEN
DE4342297C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung der im Abgas von Verbrennungsanlagen enthaltenen Stickoxidanteile
DE3606317C2 (de)
DE3802871A1 (de) Anwendung eines katalysators auf der basis von modifiziertem zeolith, beladen mit einem oder mehreren metallen aus der gruppe von fe, cu, ni und co, im scr-verfahren
DE2617649C2 (de) Verfahren zum Entfernen von Schwefelwasserstoff und Schwefeldioxid aus Abgasen
DE3918190C2 (de)
DE19800449A1 (de) Verfahren zur katalytischen Zerstetzung von Ammoniak und Cyanwasserstoff aus Kokereiabgasen
EP1317668B1 (de) Verfahren zur pyrolyse von quecksilber(ii)chlorid zur anschliessenden bestimmung des quecksilbers
EP0043401A1 (de) Verfahren und Einrichtung zum Entfernen von Tritium aus einem Gasgemisch
EP1296751A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur katalytischen umwandlung eines stoffs

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70567 STUTTGART, DE

8330 Complete renunciation