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Produkte und Lösungen, 13.06.2000, 02:00

Krupp VDM erhält Stahl-Innovationspreis für neuen Katalysator-Werkstoff

Die Krupp VDM GmbH hat den Stahl-Innovationspreis 2000 in der Kategorie Forschung und Entwicklung gewonnen. Ausgezeichnet wurde ein neu entwickelter Trägerwerkstoff für Metall-Katalysatoren, mit dem sich weitere deutliche Absenkungen der Abgasemissionen im Straßenverkehr erreichen lassen. "Der Werkstoff Stahl schafft so die Voraussetzung für umweltverträgliche Automobile," hieß es in der Begründung der Jury für die Verleihung des ersten Preises an Krupp VDM.

Den Stahl-Innovationspreis hat das Stahl-Informations-Zentrum, eine Gemeinschaftsorganisation der deutschen Stahlindustrie, zum fünften Mal verliehen. Schirmherrin war die Bundesministerin für Bildung und Forschung Edelgard Bulmahn. Insgesamt 369 Bewerber hatten in diesem Jahr in den Kategorien Innovative Stahlprodukte, Forschung und Entwicklung, Stahl im Wohnungsbau sowie Stahl-Design ihre Projekte eingereicht. Der neue Werkstoff von Krupp VDM wurde in der Kategorie Forschung und Entwicklung aus 43 Projekten für den ersten Preis ausgewählt.

Abgaskatalysatoren bestehen aus einem wabenförmigen Trägerkörper, auf dessen Oberfläche Edelmetalle wie Platin oder Rhodium als eigentliche Katalysatorsubstanzen gelagert sind. Bei Metall-Katalysatoren wird der Träger aus gewellten und gewickelten Metallfolien hergestellt. Bei herkömmlichen Katalysatoren fallen rund 70 Prozent der noch emittierten Schadstoffe während der Startphase an, bevor die Abgase den Katalysator auf die notwendige Betriebstemperatur aufgeheizt haben.

Der neue Werkstoff von Krupp VDM verkürzt die Startphase und verringert damit den Schadstoffausstoß. Mit ihm lassen sich Trägerfolien herstellen, die mit 25 µm nur halb so dick sind wie die bislang gebräuchlichen Folien mit einer Stärke von 50µm und deshalb schneller die notwendige Betriebstemperatur erreichen. Außerdem besitzt die Legierung einen elektrischen Widerstand von 1,6 Ohm pro Quadratmillimeter und Meter, der es ermöglicht, den Katalysator elektrisch vorzuheizen.

Mit den bislang verwendeten Materialien ist eine derartige Verringerung der Folienstärke nicht möglich, weil deren Hitzebeständigkeit hierzu nicht ausreicht. Bei Abgastemperaturen von bis zu 1.100 Grad Celsius wäre der Trägerkörper schnell zerstört, wenn die Foliendicke auf 30 µm oder weniger abgesenkt würde. Der neue Werkstoff mit der Bezeichnung Aluchrom 7Al YHf wurde unter Federführung der Krupp VDM GmbH im Rahmen eines vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projekts entwickelt. Projektpartner waren das Fraunhofer-Institut für Angewandte Materialforschung, Bremen, die Universität/Gesamthochschule Wuppertal und die Emitec GmbH, Lohmar.

Seine verbesserte Hitzebeständigkeit verdankt er einem gegenüber herkömmli-chen Materialien um zwei Prozent erhöhten Aluminiumanteil und der Zulegierung der Reaktiven Elemente Yttrium und Hafnium. Das Aluminium bewahrt die Folie vor der Zerstörung, weil es unter Hitzeeinwirkung oxidiert und dabei eine langsam wachsende Schutzschicht aus Aluminiumoxid auf der Folienoberfläche bildet. Allerdings verbraucht sich dabei der Aluminiumanteil in der Legierung. Die Reaktiven Elemente Yttrium und Hafnium sind dafür zuständig, diesen Prozess der Aluminiumverarmung zu verlangsamen. Das Ergebnis: Folien, die bei einer Dicke von 25µm die gleiche Lebensdauer besitzen wie 50µm dicke Folien aus herkömmlichen Material.

Parallel zur Werkstoffentwicklung hat die Krupp VDM GmbH eine wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung der dünnen Aluchrom-Folien entwickelt. Hierbei wird ein Band aus Chromstahl durch ein Tauchbad aus flüssigem Aluminium geführt. Für die innige Verbindung sorgt eine anschließende Wärme- und Glühbehandlung.

Mit dem Einsatz der neu entwickelten Trägerfolie erreichen Metall-Katalysatoren schon heute die Grenzwerte, die ab 2005 im Rahmen der Norm EURO Level IV europaweit gelten werden.

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