| JP4937116 | Honeycomb structure |
| JP2004308028 | PHOTOCATALYST FIBER AND TWISTED YARN MEMBER |
| JP4634313 | Gas purification device |
HAEFELE EDELBERT (DE)
| WO1993005284A1 | 1993-03-18 | |||
| WO1992000446A1 | 1992-01-09 |
| EP0589169A1 | 1994-03-30 |
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 017, no. 412 (P - 1583) 30 July 1993 (1993-07-30)
| 1. | Im strömenden Abgas von Abgasanlagen, vorzugsweise Verbrennungsmotoren anzuordnende Katalysatoren mit einem mit katalysatorhaltigem keramischen Überzug versehenen Trägermaterial und zumindest einem in Dickschichttechnik aufgebrachten Temperatursensor, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß auf der Oberfläche des Trägermaterials (5) der Temperatursensor (7) angeordnet ist und daß der katalysatorhaltige keramische Überzug (8) den Temperatursensor (7) bedeckt. |
| 2. | Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial (5) metallisch ist und zwischen diesem und dem Temperatursensor (7) eine elektrisch isolierende Isolatorschicht (6) aufgebracht ist. |
| 3. | Katalysator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Temperatursensoren in Strömungsrichtung des Abgases jeweils am Eingang und Ausgang des Katalysators, gegebenenfalls auf der Isolatorschicht, vorgesehen sind. |
| 4. | Katalysator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Temperatursensoren bezüglich der Strömungsrichtung des Abgases am Ausgang des Katalysators vorgesehen sind. |
| 5. | Katalysator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Temperatursensoren mit einer gasundurchlässigen und mindestens ein weiterer der Temperatursensoren mit einer gasdurchlässigen, porösen Schutzschicht abgedeckt ist. |
| 6. | Katalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatursensor Platin aufweist . |
| 7. | Verfahren zur Herstellung eines Katalysators nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einem Trägermaterial und einem katalysatorhaltigen keramischen Überzug sowie zumindest einem in Dickschichttechnik aufgebrachten Temperatursensor, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Trägermaterial der Temperatursensor in Dickschichttechnik aufgebracht sowie bei einer Temperatur getempert wird, die gleich oder niedriger ist als die Tempertemperatur des Isolators, und daß auf den Temperatursensor ein katalysatorhaltiger, keramischer Überzug in Dickschichttechnik aufgebracht wird sowie bei einer Tempertemperatur getempert wird, die gleich oder niedriger ist als die Tempertemperatur des Temperatursensors. |
| 8. | Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aufbringen des Temperatursensors auf ein ein metallisches Trägermaterial ein elektrischer Isolator, der ein BoroSilikatEmail aufweist und bei einer Temperatur von 960°C bis 1250°C getempert wird, aufgebracht wird. |
Die Erfindung betrifft einen Katalysator gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
Ein solcher Katalysator, bei dem auf das Trägermaterial ein Überzug aus katalysator-haltigem Material (wash coat) mit dem darüberliegenden, in Dickschichttechnik aufgebrachten Temperatursensor aufgebracht ist, ist an sich bekannt (EP-0 589 169 AI) .
Diese bekannten Katalysatoren haben sich im wesentlichen bewahrt. Allerdings ist ihre Standzeit bei hohen Betriebstemperaturen beschränkt.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Katalysator gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs bei höheren Betriebstemperaturen mit größerer Standzeit auszubilden, bei dem insbesondere empfindliche Temperatursensor- oder Katalysatormaterialien in ihren Standseiten verbessert werden.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs erfindungsgemäß durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Bei dem erfindungsgemäßen Katalysator hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß bei Anordnung des Temperatursensors unter dem darüber angeordneten Katalysatorüberzug einerseits höhere Betriebstemperaturen überhaupt tolerierbar sind, andererseits auch bei diesen höheren Temperaturen längere Standzeiten, insbesondere der Temperatursensor-Komponente, zu erwarten sind. Bei Einsatz eines metallischen Trägermaterials wird dabei der Temperatursensor auf einem elektrischen Isolator angeordnet. Bei Verwendung eines nichtleitenden Trägermaterials, wie z.B. eines Monolithen, ist dies nicht erforderlich.
Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung weist der Isolator ein Boro-Silikat-Email auf und wird bei Temperaturen von 960 bis 1250°C hergestellt, wobei der auf dem Isolator in Dickschichttechnik aufgedruckte Temperatursensor bei einer Temperatur getempert wird, die gleich oder niedriger ist als die Tempertemperatur des Isolators, und daß auf den Temperatursensor eine Katalysatorschicht in Dickschichttechnik aufgebracht wird sowie bei einer Tempertemperatur getempert wird, die gleich oder niedriger ist als die Tempertemperatur des Temperatursensors.
Die erfindungsgemäßen Katalysatoren haben neben den verbesserten Standzeiten den Vorteil, daß die vom Temperatursensor gelieferten Temperatursignale die Temperatur des katalysatorhaltigen keramischen Überzugs ohne Beeinflussung durch die den Katalysator umfließende Gase wiedergeben.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel, das einen erfindungsgemäßen Katalysator mit einem metallischen
Trägermaterial in Form eines Blechs aus einer
Edelstahlfolie in schematischem Querschnitt zeigt, ist in der Zeichnung dargestellt.
Auf einem insgesamt mit 5 bezeichneten, metallischen Trägermaterial ist eine ein Boro-Silikat-Email aufweisende elektrisch isolierende Isolatorschicht 6, vorzugsweise durch Bedrucken aufgebracht. Auf diese Isolatorschicht ist der an sich bekannte Temperatursensor 7 in Dickschichttechnik aufgedruckt.
Das Trägermaterial 5 sowie der Isolator 6 und der Temperatursensor 7 sind mittels eines katalysator- haltigen, keramischen Überzuges 8, der beispielsweise durch Tauchen aufgebracht wird, überzogen.
Hierbei wird zunächst die Isolatorschicht 6 auf die Oberfläche des Trägermaterials 5 durch Drucken und anschließendem Tempern bei ca. 960 bis 1250°C getempert. Danach wird nach erfolgtem Abkühlen auf den Isolator 6 in Dickschichttechnik der eigentliche, Platin aufweisende Temperatursensor 7 aufgedruckt und ebenfalls bei einer Temperatur zwischen 960 und 1250°C oder einer tieferen Temperatur getempert. Danach wird das gesamte Trägermaterial in Form des bzw. der Bleche durch Tauchen mit dem das katalysator-haltige keramische Material aufweisenden Überzug versehen und bei einer Temperatur getempert, die gleich oder niedriger ist als die Tempertemperatur des Temperatursensors.
Eine für die Isolatorschicht geeignetes Boro-Silikat-Email kann z.B. die folgende Zusammensetzung haben:
57,5 Gew. - % Si0 2
21,1 Gew. - % Al£ 3
6, 9 Gew. - % Bi> 3
4, 6 Gew. - % Zr0 2
5, 6 Gew. - % Ti0 2
2, 6 Gew. - % CaO
1, 8 Gew. - % MgO
Das Aufbringen kann in Form einer Siebdruckpaste auf Terpeniolbasis durch Siebdruck auf das Metallsubstrat erfolgen. Die Schicht kann dann z.B. 10 min bei 120°C getrocknet und dann zwei Stunden bei 1.120°C gebrannt werden.
Nach dem Abkühlen kann ein Temperatursensor mit einer Siebdruckpaste mit folgender Zusammensetzung durch Siebdruck aufgetragen werden:
65 % Feststoffanteil, bestehend aus 90 % Platinpulver und 10 % eines Boro-Silikat-Emails der oben angeführ¬ ten Zusammensetzung
35 % organische Siebdruckpastengrundstoff auf Ter¬ peniolbasis.
Der Druck kann z.B. 10 min bei 120°C getrocknet und anschließend eine 1/2 h bei 1.080°C gebrannt.
Anschließend kann dann über dem Temperatursensor und auf dem Trägermaterial ein platinhaltiger Katalysator, in Form eines katalysatorhaltigen, keramischen Überzugs, der in vorliegenden Fall aus zwei Schichten besteht, aufgetragen werden. Dazu wird wie folgt vorgegangen:
240 cm 3 Wasser und 1 cm 3 Salpetersäure werden mit 100 g
y-Aluminiumoxid und Boehmit vermischt, wobei ein Aluminiumoxidschlamm entsteht. Der mit Isolatorschicht und Temperatursensor versehene Träger wird in den Schlamm eingetaucht . Nach dem Eintauchen wird überflüssiger Aluminiumoxidschlamm entfernt und das mit Aluminiumoxidschlamm bedeckte Trägermaterial zunächst 1 h bei 130°C und danach 1,5 h bei 550°C gebrannt.
Das gebrannte Material wird mit einer edelmetallhaltigen Lösung, bestehend aus
Pt (NO2) 2(NH^ 2
und Stickstoffrhodium oder mit einer Ruthenium-Lösung (bei Oxidationskatalysatoren) imprägniert. Das imprägnierte Produkt wird 1 h bei 200°C und anschließend 2 h bei 600°C gebrannt.
Das Verhältnis von Pt und Rh kann 5:1 betragen, bei einer Edelmetallkonzentration von ca. 1,6 g pro 1. Anschließend wird zum Aufbringen einer zweiten Schicht des katalysatorhaltigen keramischen Überzugs 1.250 ml einer 0,3 molaren Zirkonyl-Octahydratlösung mit 1.000 ml einer 0,25 molaren Lanthannitrat-Hexahydrat-Lösung mit 120 g Ceroxid (CeO^ und 50 g Boehmit vermischt. Die erhaltene Mischung wird getrocknet, so daß Zr und Ce auf der Oberfläche der Feststoffe fixiert werden. Das erhaltene Produkt wird gemahlen. Dann werden 240 cm 3 Wasser und 1 cm 3 Salpetersäure zu dem Produkt zugemischt, wobei eine schlammartige Substanz entsteht.
Das mit der ersten Schicht bedeckte Substrat wird in den Schlamm eingetaucht und nach dem Herausnehmen überschüssiger Schlamm entfernt. Anschließend wird lh bei 130°C und danach 1,5 h bei 550°C gebrannt.
Das so erhaltene Produkt wird in eine 0,1 %-ige Tetraaminpalladiumlösung getaucht, so daß das Palladium in einem Anteil von 1 g/1 in die zweite Schicht eingebracht wird. Das so erhaltene Produkt wird lh bei 130°C und danach 1,5h bei 550°C gebrannt.