Selbstregulierender Prozess
"Es ist fast ein selbstregulierender Prozess, der auf wundersame Weise die Herausforderungen überwindet, mit denen die Menschen zu kämpfen haben: Inaktivität des Katalysators bei niedrigen Temperaturen und Instabilität bei hohen Temperaturen", sagt WSU-Chemiker Yong Wang. Motoren, die mit Erdgas betrieben werden, treiben weltweit 30 bis 40 Mio. Fahrzeuge an. In Deutschland sind sie allerdings ein Auslaufmodell, weil die Politik ausschließlich E-Autos gelten lässt.
Die Erdgasversorger verwenden sie auch, um Kompressoren zu betreiben, die Gas zum Heizen, Kochen und zur Warmwasserbereitung in die Häuser pumpen. Wenn Erdgasmotoren starten, stoßen sie unverbranntes Methan aus, weil ihre Katalysatoren bei niedrigen Temperaturen nicht gut funktionieren. "Es gibt einen starken Trend zur Verwendung von Erdgas, aber wenn man es für Verbrenner verwendet, wird immer unverbranntes Erdgas aus dem Auspuff strömen. Wir mussten einen Weg finden, es zu entfernen, um eine stärkere globale Erwärmung zu verhindern", sagt SLAC-Experte Frank Abild-Pedersen.
Kohlenmonoxid hochrelevant
Der neue Katalysator besteht aus einer Keramik, auf der einige Atome des Edelmetalls Palladium kleben. Da sie nicht im Verbund arbeiten, ist nahezu ihre gesamte Oberfläche katalytisch aktiv. Spuren von Kohlenmonoxid, die immer in Motorabgasen vorhanden sind, spielen bei niedrigen Temperaturen eine Schlüsselrolle bei der Zerstörung von Methanmolekülen.
Das Kohlenmonoxid hilft den einzelnen Palladiumatomen, zwei- oder dreiatomigen Cluster zu bilden, die bei niedrigen Temperaturen Methan effizienter aufbrechen. Wenn die Abgastemperaturen steigen, vereinzeln sich die Palladiumatome wieder, sodass sie Methan effektiv eliminieren können. Der Prozess ist zudem reversibel. (pte)