Gas-, Dampf- und Druckregelung für Katalyseanwendungen

Heute möchte ich Ihnen von einer Anwendung von Massendurchflussmessgeräten bei Umicore in Suzhou (China) berichten. Umicore ist einer der weltweit führenden Hersteller von Katalysatoren für Fahrzeugabgasanlagen. Das Unternehmen entwickelt und produziert Hochleistungs-Katalysatoren unter anderem für Benzin- und Dieselmotoren, die Schadstoffe in unschädliche Gase umwandeln und so die Luftqualität verbessern.

Umicores Produktionsstandort in Suzhou,' Umicore Technical Materials', verwendet Bronkhorst Massendurchflussregler und Verdampfersysteme bei der Forschung und Entwicklung von Katalysatormaterialien für Kraftfahrzeugemissionen. Neu entwickelte katalytisch aktive Materialien von Umicore bestehen aus Oxiden und Edelmetallen wie Platin und Palladium, die in eine poröse Struktur eingearbeitet sind und so einen engen Kontakt mit dem Abgas ermöglichen.

Welche Katalysatormaterialien testet Umicore?

Umicore in Suzhou verwendet verschiedene Prüfstände, in denen neu entwickelte Katalysatormaterialien auf ihre Leistungsfähigkeit getestet werden (z.B. für einen geringeren Ausstoß toxischer Emissionen). Umicore entwickelt neue Katalysatoren direkt mit führenden Automobilherstellern in China. "Wir testen neue Formulierungen von Werkstoffen und Formen der Katalysatoren auf ihre Leistungsfähigkeit", erklärt Yang Jinliang.

Wie werden die Massendurchflussmesser und -regler für repräsentative Tests und Simulationen eingesetzt?

Die Bronkhorst-Massendurchflussmesser und -regler werden eingesetzt, um die richtige Durchflussmenge und prozentuale Verhältnisse mehrerer Gase in einem Gemisch zu regeln. Dieses Gemisch simuliert den Abgasaustritt eines Motors unter verschiedenen Bedingungen. "Um die Leistungsfähigkeit neu entwickelter Formulierungen wirklich vergleichen zu können, müssen wir sicherstellen, dass die Einsatzbedingungen unserer Tests repräsentativ sind", erklärt Yang, dass die simulierten Abgase mit Hilfe von Hochleistungs-Massendurchflussreglern exakt vermischt werden.

"Wir brauchen eine zuverlässige und reproduzierbare Durchflussregelung während unserer Simulationsläufe. Deshalb entwickelte Umicore die Testausrüstung zusammen mit den Bronkhorst-Flow-Spezialisten. Umicore führt verschiedene Simulationen durch. Wir simulieren Abgase von Motoren unter verschiedenen Lebenszyklus-Simulationen und Betriebsbedingungen. Zum Beispiel ist das Abgas des Autos anders, wenn der Motor noch kalt ist oder wenn der Motor eine hohe Drehzahl hat."

Prüfstand für Alterungssimulation

Ein spezieller Prüfstand von Umicore simuliert die Alterung der Katalysatormaterialien. Dies wurde erreicht, indem die Umgebungstemperatur des Katalysators in einem Testlauf für einige Stunden bis zu 24 Stunden auf 800° Celsius aufgeheizt und das simulierte Abgas addiert wurde. "Hier beweisen die Bronkhorst-Instrumente eine hohe Stabilität unter den harten Testbedingungen", sagt Yang.

Prüfstand für Alterungssimulation

Künstliche Abgase zur Simulation

Um Motorabgase zu simulieren, mischt Umicore mehrere Gase. Im Allgemeinen finden die folgenden Reaktionen im Katalysator statt:

Reduktion von Stickoxiden zu Stickstoff und Sauerstoff: 2NOx ⇨ xO2 + N2
Oxidation von Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid: 2CO + O2 ⇨2CO2
Oxidation unverbrannter Kohlenwasserstoffe (HC) zu Kohlendioxid und Wasser: CxH2x+2 +[ (3x+1)/2]O2 ⇨ xCO2 + (x+1)H2O.

Zum Mischen dieser Gase werden digitale EL-FLOW Select Massendurchflussregler verwendet. Um das Gasgemisch unter gleichem Druck zu halten, wird ein EL-PRESS Druckreglergerät verwendet.

Die Abgase von Motoren enthalten auch verdampftes H2O. Zu diesem Zweck wird der Bronkhorst' Controlled Evaporation Mixer' (CEM) eingesetzt. Alle digitalen Massendurchflussregler, Druckregler und der CEM sind mit einem Computer verbunden, auf dem ein Softwareprogramm zur Steuerung der Geräte läuft.

Im Alterungssimulations-Prüfstand von Umicore werden Hochtemperatur-Massendurchflussregler von Bronkhorst eingesetzt. Die EL-FLOW Select-Regler von Bronkhorst verfügen über eine abgesetzte Elektronik, die Gastemperaturen von bis zu 110° C erlaubt und dennoch die Gase mit hoher Genauigkeit und exzellenter Wiederholgenauigkeit regelt.

Mr. Yang Jinliang bei Umicore (Suzhou)

Wie gefällt Ihnen der Support für Bronkhorst-Produkte in China?

Auf die Frage nach Bronkhorst Support und Service in China ist Yang begeistert: "Alle Bronkhorst-Experten in China sind sehr professionell und haben eine schnelle Antwort. Gerade in der Anfangsphase unseres Projektes, als wir es am meisten brauchten, waren meine Ansprechpartner entschlossen, uns zu unterstützen. Das System läuft reibungslos, dennoch ist es angenehm zu wissen, dass Bronkhorst eines seiner Global Service Offices in Shanghai hat, wenn wir Kalibrierung oder Service benötigen."