Verwendung von Keramik in Abgassystemen zur Reinigung von Emissionen

Regierungsbehörden auf der ganzen Welt führen immer strengere Emissionsvorschriften ein. Dies hat dazu geführt, dass immer effizientere Filter entwickelt werden, insbesondere für Dieselabgassysteme.
Keramik in Abgassystemen bietet eine hochwirksame Möglichkeit, Fahrzeugemissionen zu reinigen, die Luftqualität zu verbessern und städtische Umgebungen sauberer zu machen. Keramische Dieselpartikelfilter (DPF) sind besonders effektiv, einige entfernen fast 100 % des Rußes aus den Abgasemissionen.
Heute werden DPF-Systeme standardmäßig in viele Dieselfahrzeuge eingebaut, insbesondere in große Lkw, Reisebusse und schwere Maschinen . Für den Einsatz auf der Straße sind sie auf Langlebigkeit und einfache Wartung ausgelegt.

Keramikarten, die in Dieselabgassystemen verwendet werden

Keramik ist nicht das einzige Material, das in Abgasfiltern verwendet wird. Papier- und Metallfasern können auch zum Filtern von Dieselpartikeln verwendet werden. Keramikfilter halten jedoch die Kosten niedrig, lassen sich leicht in Massenproduktion herstellen, sind extrem langlebig und bieten eine feine Filterung von Partikeln. Die folgenden Keramikarten sind in DPF-Systemen alltäglich geworden:

Cordierit

Cordierit ist die am häufigsten in Wandstromfiltern verwendete Keramik. Wandstromfilter zwingen das Gas dazu, direkt durch den Filter zu strömen, im Gegensatz zu Durchflussfiltern wie Katalysatoren.
Cordierite ist ein ideales Material für DPFs, da es einen sehr hohen Prozentsatz an Partikeln herausfiltert und ziemlich billig ist.
Der einzige Nachteil bei der Verwendung von Cordierit-Keramik ist, dass es schmelzen kann, wenn der Filter regeneriert wird – ein Wartungsprozess, bei dem Filtratmaterial zur Reinigung abgebrannt wird. Die Gefahr, die Keramik zu beschädigen, ist besonders groß, wenn sich Ruß und Partikel stark angesammelt haben. Daher benötigen Cordierit-Filter häufig einen Katalysator, um die Regenerationstemperatur zu senken.
Die Struktur des Filters ähnelt dem Wabenkern eines Katalysators, aber der DPF hat verstopfte Kanäle, was bedeutet, dass das Gas durch die Wand und den Filtrat wird auf der Eintrittsseite gesammelt.

Siliziumkarbid

Siliziumkarbid ist eine Keramik, die auch in Wandstromfiltern verwendet wird. Siliziumkarbidfilter sind nicht so beliebt wie Cordieritfilter, aus dem einfachen Grund, dass sie teurer sind. Der Grund für die zusätzlichen Kosten ist, dass sie thermisch nicht stabil sind, sodass Zement die Filterkerne trennen muss, um sie vor Wärmeausdehnung zu schützen.
Siliziumkarbid-DPFs funktionieren nach dem gleichen Prinzip wie die Cordierit-Filter. Der Wirkungsgrad dieser Filtertypen kann bis zu 95 % betragen. Siliziumkarbid hat auch einen hohen Schmelzpunkt von 2700 °C.