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May 14, 2023

Was ist ein Katalysator?

Katalysatoren nutzen Edelmetalle, um Abgase sauber zu reinigen

Katalysatoren nutzen Edelmetalle zur Reinigung von Abgasen und sind ein wichtiger Bestandteil moderner emissionsarmer Fahrzeuge.

chrisasacamera

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Emissionen und Umweltverschmutzung haben die moderne Ära der Autos so gut wie bestimmt. Und seit 1975, mit der Einführung des Clean Air Act, haben saubere Verbrennungsmotoren oberste Priorität. Doch während die Hersteller eine Vielzahl von Technologien ausprobiert haben, um die Abgasemissionen niedrig zu halten, ist nur ein Teil davon zu einem bekannten Namen geworden: der Katalysator.

Aber was macht es? Und wie funktioniert es?

In fast allen Bundesstaaten ist ein ordnungsgemäß funktionierender Katalysator erforderlich, um die Verkehrstauglichkeit und Fahrzeugzulassung sicherzustellen. Für eine heiße Sekunde waren sie auch ein großes Geschäft für Diebe. Aber schauen wir uns an, was ein Katalysator ist, wie er funktioniert und warum jedes neue Auto mit mindestens einem ausgestattet ist.

Ein Motor ist von Natur aus eine unsaubere Maschine. Es mischt Kraftstoff und Luft, komprimiert es, zündet es und nutzt die Explosion dieser Zündung tausende Male pro Minute, um Ihr Auto voranzutreiben. Bei jeder Verbrennung gibt es eine äußerst komplexe Chemie, die schädliche Rohemissionen von Kohlenstoffverbindungen wie Kohlendioxid (CO2) verursacht. Es gibt aber auch andere schädliche Emissionen wie Stickoxid und Stickstoffdioxid, die zusammen das berüchtigte NOx bilden.

Ein Katalysator reinigt die Abgase im wahrsten Sinne des Wortes sauber, und das auf unglaublich interessante Weise. Sie besteht aus einem dichten, meist keramischen Medium in Form einer Bienenwabe und besteht aus Hunderten von „Zellen“ pro Quadratzoll, die ein dichtes Netz aus Würfeln bilden. Auf das Keramikmedium wird eine winzige Schicht Edelmetalle aufgetragen, meist eine Mischung aus Platin, Rhodium und Palladium. Einige Konverter enthalten konventionellere Metalle wie Cer, Eisen, Mangan, Nickel und Kupfer. Doch die Wirkstoffe sind die Edelmetalle.

Katalysatoren sind für ihre Funktion stark auf die Wärme des Abgases angewiesen. Im kalten Zustand bieten sie nahezu keinen Nutzen, weshalb moderne Autos über ein Kaltstartprogramm verfügen, das sich anders anhört und anfühlt als im normalen Leerlauf. Oft werden zusätzliche Luftpumpen und zusätzlicher Kraftstoff eingespritzt, um den Katalysator wie ein Streichholz anzuzünden. Sobald die Temperatur etwa 750 Grad Fahrenheit erreicht, erreicht der Konverter seine volle Betriebskapazität.

Nur dann kann der dichte Wald aus Edelmetallen die Abgase jedes Verbrennungsmotors ernsthaft reinigen. Die oben genannten Gase wie CO2 und NOx, die direkt aus der Brennkammer austreten, werden nahezu aus den Abgasen herausgewaschen. Laut einem Artikel der Harvard University stammen fast 98 % der schädlichen Schadstoffe aus den Abgasen.

Die Welt war 1975 ganz anders. Vor allem in meiner Heimatstadt Los Angeles, wo Smog-Tage an der Tagesordnung waren. Die Menschen litten unter schlechter Luftqualität, entwickelten Atemwegserkrankungen wie Asthma und waren anfälliger für Atemwegserkrankungen. Die Emissionen von Verbrennungsmotoren stellten eine Gesundheitsgefährdung dar, insbesondere in Zeiten von verbleitem Benzin.

Als die Environmental Protection Agency (EPA) neue Vorschriften für Abgasemissionen erließ, gehörten Katalysatoren nach 1975 zur Standardausrüstung praktisch aller Autos. Es gab nur wenige Ausnahmen: Der Honda Civic CVCC von 1975 erreichte ohne Katalysator niedrige Emissionen. Doch nachdem die Emissionsvorschriften noch weiter verschärft wurden, konnte Honda den Verzicht auf einen Katalysator nicht mehr hinnehmen.

Mit ihrer nahezu perfekten Effizienz bei der Reinigung schädlicher Gase aus der Luft sind Katalysatoren einer der wichtigsten Faktoren dafür, dass unsere Luft viel sauberer ist als vor fast 50 Jahren. Einige Enthusiasten sind immer noch der Meinung, dass Konverter die Leistung beeinträchtigen, aber die Wahrheit ist, dass moderne Konverter praktisch keine Durchflussbeschränkung bieten. Es ist sauberer und weist nur minimale Leistungseinbußen auf. Ohne Konverter wäre unsere Luft viel schwerer zu atmen.

So wunderbar die Idee ist, dass Edelmetalle schmutzige Luft sehr sauber machen, so haben Katalysatoren doch einen Vorbehalt: Sie haben eine begrenzte Lebensdauer und sind in modernen Autos mit spezieller Abgasführung kostspielig zu ersetzen. Frühe Autos mit universelleren Rohrleitungen werden viel billiger. In einigen Bundesstaaten wie Kalifornien und New York sind sie streng reguliert, mit vorgeschriebenen Materialien und Langlebigkeit, um Verbraucher vor teuren Katalysatorwechseln zu schützen. Andere Staaten erlauben handelsübliche Konverter, die weniger dicht und teuer sind, aber bei der Abgasreinigung weniger effizient sind.

Im Allgemeinen sollten Katalysatoren mindestens 100.000 Meilen, wenn nicht sogar mehr, halten. Moderne Bordcomputersysteme in Autos können die Leistung eines Katalysators überwachen und Sie warnen, wenn er endlich das Ende seiner Lebensdauer erreicht hat.

Es gibt auch andere Faktoren, die die Lebensdauer eines Konverters beeinflussen. Motoren, die Öl verbrennen, neigen dazu, Katalysatoren zu zerstören, da Motoröl die winzigen Zellen des Katalysators umhüllt und es den Gasen so unmöglich macht, mit den Edelmetallen in Kontakt zu kommen. Hitzewechsel und Gebrauch können ebenfalls über den Erfolg oder die Zerstörung eines Konverters entscheiden. Normale lange Laufwerke, die Wärme in die Wandler leiten, sind für die Langlebigkeit am besten.

Ja, ganz einfach. Sie sind teuer, können aber in den meisten Staaten online gekauft werden. Der Verkauf gebrauchter Katalysatoren ist in Kalifornien verboten und Kalifornien verlangt einen speziellen, zertifizierten Katalysator. Solange Sie das richtige Produkt für Ihr Auto kaufen, sollte es koscher sein.

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