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Adsorber

Es gibt bestimmte Betriebsbedingungen, bei denen herkömmliche Katalysatoren nicht ihr volles Potenzial erreichen können. Während Dreiwege-Katalysatoren bei Benzinabgasen äußerst wirksam sind, können sie bei Dieselabgasen aufgrund des zu hohen Sauerstoffgehalts die NOx-Emissionen nicht in ausreichendem Maße reduzieren. Für einen effektiven Betrieb benötigen Katalysatoren außerdem in der Regel eine bestimmte Mindesttemperatur. Obwohl moderne Systeme diese "Light-Off-Temperatur" innerhalb von wenigen Sekunden erreichen können, bleiben möglicherweise immer noch einige Emissionen zurück, bis diese erreicht ist. Mit Adsorbern kann man bei nicht idealen Bedingungen bestimmte Schadstoffe (insbesondere NOx oder HC) abscheiden und speichern und diese dann behandeln, wenn die Bedingungen es zulassen. Die zwei am meisten verwendeten Adsorber sind derzeit NOx-Adsorber, mit denen man NOx-Emissionen von Benzin-Magermotoren oder von Dieselmotoren behandeln kann, und Adsorber-Systeme zur Reduzierung von Kohlenwasserstoffen, die man zusammen mit herkömmlichen Dreiwege-Katalysatoren einsetzen kann, um die HC-Emissionen beim Kaltstart zu reduzieren.

NOx-Adsorber

NOx-Adsorber adsorbieren und speichern Stickoxide von Magermotoren. In einem typischen Verfahren beschleunigt ein Oxidations-Katalysator die Umwandlung von Stickstoffmonoxid (NO) in Stickstoffdioxid (NO2). Das wiederum wird als Nitrat in Erdalkali-Oxiden gespeichert. Schon ein kurzfristiger Betrieb über eine oder zwei Sekunden mit kraftstoffreichem Gemisch* (Fettbetrieb) reicht aus, die gespeicherten Stickoxide auszulösen (zu entfernen) und dann in einem üblichen Dreiwege-Katalysator zu reduzieren (vernichten).

*Bei einem Betrieb mit kraftstoffreichem Gemisch besteht ein chemisch richtiges Kraftstoff-Luft-Verhältnis zur Erzielung einer vollständigen Verbrennung. Im Magermodus liegt ein Sauerstoffüberschuss im Kraftstoff-Luft-Gemisch vor, während im Fettbetrieb das Gegenteil der Fall ist und mehr Kraftstoff zur Verfügung steht, als für ein chemisch richtiges Kraftstoff-Luft-Verhältnis nötig wäre.

Leider adsorbieren NOx-Adsorber auch die aus dem Kraftstoffschwefelgehalt resultierenden Schwefeloxide. Dazu braucht man Kraftstoffe mit sehr niedrigem Schwefelgehalt (europäische schwefelfreie Kraftstoffe enthalten weniger als 10 ppm Schwefel). Da Schwefelverbindungen schwerer zu desorbieren sind, muss das System regelmäßig und automatisch einen kurzen "Desulfatierungs"-Zyklus durchlaufen.

Adsorber-Systeme zur Reduzierung von Kohlenwasserstoffen

Adsorber-Systeme zur Reduzierung von Kohlenwasserstoffen enthalten spezielle Materialen wie Zeolithe, die dem Katalysator vorgeschaltet werden oder in seinem Inneren wirken. Damit werden Kohlenwasserstoffe in der Kaltstartphase so lange gespeichert, bis der Katalysator seine Betriebstemperatur erreicht hat und die Kohlenstoffe aufnehmen und oxidieren (zerstören) kann.