Catalytic Converter

Ein Katalysator ist ein Bauteil, das in den Abgasstrang von Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotoren integriert wird. Seine Hauptaufgabe besteht darin, die Schadstoffe, die bei der Verbrennung von Kraftstoff im Motor entstehen, in weniger schädliche Substanzen umzuwandeln, damit die Emissionen, die in die Atmosphäre abgegeben werden, weniger umweltschädlich sind.

Die wesentlichen Schadstoffe, die ein Katalysator reduziert, sind:

• Kohlenmonoxid (CO), ein giftiges Gas, das farb- und geruchlos ist und bei unvollständiger Verbrennung von Kraftstoff im Motor entsteht.

• Stickoxide (NOx), die zu Smog und saurem Regen beitragen können und außerdem gesundheitsschädliche Auswirkungen haben.

• Unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC), die aus unverbrannten Kraftstoffresten resultieren und ebenfalls zur Smogbildung beitragen.

Der Katalysator besteht aus einem Metallgehäuse, das ein wabenförmiges Keramik- oder Metallsubstrat enthält, auf dessen Oberfläche Edelmetalle wie Platin, Palladium und Rhodium aufgetragen sind. Diese Edelmetalle fungieren als Katalysatoren und beschleunigen chemische Reaktionen, ohne dabei selbst verbraucht zu werden.

Die Funktionsweise eines Katalysators basiert auf dem Prinzip der katalytischen Reduktion und Oxidation. Die heißen Abgase aus dem Motor strömen durch den Katalysator, wo folgende Reaktionen stattfinden:

• Reduktion von Stickoxiden zu Stickstoff (N2) und Sauerstoff (O2).

• Oxidation von Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid (CO2).

• Oxidation von unverbrannten Kohlenwasserstoffen zu Kohlendioxid und Wasser (H2O).

Für eine optimale Funktion muss der Katalysator eine ausreichend hohe Betriebstemperatur erreichen, was üblicherweise durch die Hitze der Abgase geschieht. Moderne Fahrzeuge sind zudem mit Lambda-Sonden ausgestattet, die den Sauerstoffgehalt in den Abgasen messen und somit zur Regulation des Luft-Kraftstoff-Gemisches im Motor beitragen, um einen effektiven Betrieb des Katalysators zu gewährleisten.

Es ist anzumerken, dass Katalysatoren mit der Zeit an Wirksamkeit verlieren können, da die Edelmetallbeschichtung abnutzt oder das Substrat durch hohe Temperaturen oder Verunreinigungen beschädigt wird. Auch können sie durch den Einsatz von bleihaltigen Kraftstoffen unwirksam werden, da Blei die katalytisch aktiven Stellen vergiftet und somit die Reaktionen blockiert.

Seit den späten 1970er-Jahren ist der Einbau von Katalysatoren in Neufahrzeugen in vielen Ländern gesetzlich vorgeschrieben, um die Luftqualität zu verbessern und die Einhaltung von strengen Abgasnormen zu gewährleisten. In der Folge hat die Einführung dieses Bauteils zu einer deutlichen Reduzierung der Emissionen von schädlichen Gasen und Partikeln geführt und so einen wichtigen Beitrag zum Umweltschutz geleistet.