Peter Dittmann
Abgasnachbehandl der Zukunft Center for
Bild 1: Laborgasprüfstand zur Untersuchung von Proben aus Abgaskatalysatoren. Foto: Peter Winandy
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Im Februar 2014 wurde das Projekthaus „Center for Automotive Catalytic Systems Aachen“, kurz ACA, zur interdisziplinären Forschung auf dem Gebiet der katalytischen Abgasnachbehandlung gegründet. Ermöglicht wird dies durch die Förderung des Exploratory Research Space (ERS) der RWTH aus den Mitteln des Zukunftskonzeptes II. Unter dem Dach des Projekthauses sind Institute aus den Bereichen Maschinenbau, Physik und Chemie vereinigt. Zurzeit sind dies das Institut für Anorganische Chemie, das Institut für Technische und Makromolekulare Chemie, das Institut für Technische Verbrennung, der Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen, der Lehrstuhl für Wärme- und Stoffübertragung sowie der Bereich Werkstoffsynthese und Herstellungsverfahren des Instituts für Energie- und Klimaforschung am Forschungszentrum Jülich. Der hohe Grad an Interdisziplinarität ermöglicht die integrierte Betrachtung der katalytischen Prozesse auf molekularer Ebene bis hin zum makroskopischen Gesamtsystem. Dadurch können alle Aspekte der Abgaskatalyse von der Materialsynthese über die Analyse bis zur Systemintegration zentral und fachübergreifend erforscht und ganzheitlich optimiert werden. Die Notwendigkeit einer solchen Betrachtung lässt sich über die weltweiten Herausforderungen des 21. Jahrhunderts
herleiten. Insbesondere die globale Erderwärmung sowie die fortschreitende Verknappung natürlicher Ressourcen sind dabei hervorzuheben. Zudem stellen zukünftige Emissionsgesetzgebungen für Verbrennungsmotoren nicht nur durch strenge Schadstoffgrenzwerte und anspruchsvolle Testzyklen sehr hohe Anforderungen an das Motorund Abgasnachbehandlungskonzept, sondern auch durch die CO2-Flottengrenzwerte beziehungsweise verbrennungsmotorischen Effizienzziele. Definierte Ziele des ACA sind die Reduktion beziehungsweise die vollständige Abschaffung des Edelmetallanteils im Katalysator und die gleichzeitige Optimierung der Leistungsfähigkeit. Besondere Herausforderungen ergeben sich durch die Aufweitung der Temperaturgrenzen, in denen zukünftige Katalysatoren effizient arbeiten müssen. Die Absenkung der CO2-Emissionen durch effizienteren Motorbetrieb wird zwangsläufig mit einer verminderten Abgastemperatur einhergehen, während neue Testzyklen vermehrt den Motorbetrieb bei hoher Last und hohen Temperaturen fordern. Um diese Ziele zu erreichen, werden Materialien und Herstellungsmethoden sowie Methoden und angepasste Betriebsstrategien entwickelt, wobei das ACA zentraler Ansprechpartner für nationale und internationale Kooperationspartner aus Wissenschaft und Industrie ist.
Ein besonderes Merkmal des Projekthauses ist der interdisziplinäre und mehrskalige Lösungsansatz. Somit werden die Forschungsschwerpunkte Materialsynthese, Analytik, Stofftransport und Simulation sowie die Forschungsbereiche vom Material bis zum System betrachtet. Im Bereich der Materialsynthese werden katalytisch aktive Komponenten entwickelt. Hierbei werden mit neuen Materialien und Materialkombinationen der