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DeNOx-Katalysatormaterialien für Gassensoren

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Sichert, Ina:
DeNOx-Katalysatormaterialien für Gassensoren.
Bayreuth , 2007
(Diploma, 2007 , Universität Bayreuth, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Lehrstuhl für Funktionsmaterialien)

Abstract in another language

Zur Überwachung des Abgasnachbehandlungssystems wurden neuartige Sensoren zur Detektion von NO und NH3 im Abgas untersucht. Dazu wurden im Rahmen dieser Arbeit verschiedene DeNOx-Katalysatormaterialien (V2O5-WO3/TiO2, Fe-ß-Zeolith und Fe-ZSM5-Zeolith) hinsichtlich eines möglichen Einsatzes als sensitive Funktionsschichten für selektive Gassensoren getestet.

Zu Beginn wurden Umsatzmessungen an temperaturvorbehandelten Pulvern aus V2O5-WO3/TiO2, Fe-ß-Zeolith und Fe-ZSM5-Zeolith im Vertikalofen im Bereich von 300 °C bis 500 °C durchgeführt. Ihre Reaktivität auf die Gase NO und NH3 sollte dabei Erklärungen bzgl. des Signalverhaltens von Sensoren mit Funktionsschichten aus diesen Materialien liefern. Es waren bei allen Pulvern für 500 °C hohe Umsätze an NH3(>80 %) zu NO bzw. N2(und N2O bei V2O5-WO3/TiO2) bei gleichzeitig relativ geringem Umsatz an NO (<20 %) zu NO2 zu verzeichnen. Aus den Pulvern wurden dann siebdruckfähige Pasten für den Sensoraufbau hergestellt. Es wurden sowohl passiv als auch aktiv beheizbare Sensoren angefertigt. Die Funktionsschicht wurde dabei im Siebdruckverfahren auf verschiedene Transducer (Al2O3-Dünnschichtsubstrate mit Interdigitalkondensatoren aus Gold) aufgebracht. Lichtmikroskop-und Rasterelektronenmikroskopaufnahmen unterstützten die Wahl der optimalen Einbrenntemperatur. Aufgrund der Hochohmigkeit der Fe-Zeolithen (>10 MO) wurden ausschließlich photolithographisch hergestellte IDK-Strukturen mit feinen Strukturbreiten (20/20 μm) verwendet. Für Sensoren mit V2O5-WO3/TiO2 als Funktionsschicht wurde zusätzlich eine siebgedruckte 100/100 μm im Vergleich ausgewählt. Die elektrische Charakterisierung der Schichten erfolgte mittels Impedanzspektroskopie. Ausgehend von den Spektrenmessungen (1 Hz -10 MHz) wurden eine optimale feste Messfrequenz und Temperatur für weiterführende Messungen bestimmt.

Als Grundgas diente eine magere Gasmischung aus 10 % O2, 6,5 % CO2 und 2 % H2O in N2(Lambda≈2). Bei Beaufschlagung mit den Gasen NO, NH3und NO2 zeigten alle Funktionsschichten dieselbe Tendenz. Auf NO und deutlicher noch auf NH3 verringerte sich die Impedanz der Sensoren. NO2 hatte genau den gegenteiligen Effekt, hier stieg die Impedanz mit zunehmender Gaskonzentration. Zusätzlich wurden die Sensoren noch auf Querempfindlichkeit bezüglich der Gase C3H8, CO, H2 und das Sensorsignal in Abhängigkeit der H2O-Konzentration und einer Lambda-Variation im mageren Abgas getestet. Im Vergleich zum V2O5-WO3/TiO2zeigten die Fe-Zeolithe niedrigere Querempfindlichkeiten. Zudem wiesen sie im Gegensatz zu V2O5-WO3/TiO2 kaum eine Abhängigkeit von Lambda auf. Allerdings wurde das Sensorsignal der Fe-Zeolithe stark vom Wassergehalt beeinflusst.

Im Allgemeinen verringert eine höhere Temperatur die Sensitivität auf Gase. Die Vergrößerung der Strukturbreite beim V2O5-WO3/TiO2führt zu einer höheren Empfindlichkeit gegenüber allen Gasen. Im Hinblick auf einen Einsatz im Automobil-Bereich ist es für weitere Versuche sinnvoll auf Langzeitstabilität, Reproduzierbarkeit und im Motorprüfstand zu testen.

Further data

Item Type: Master's, Magister, Diploma, or Admission thesis (Diploma)
Institutions of the University: Faculties > Faculty of Engineering Science
Faculties > Faculty of Engineering Science > Chair Functional Materials > Chair Functional Materials - Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ralf Moos
Faculties
Faculties > Faculty of Engineering Science > Chair Functional Materials
Profile Fields > Advanced Fields > Advanced Materials
Research Institutions > Research Centres > Bayreuth Center for Material Science and Engineering - BayMAT
Profile Fields
Profile Fields > Advanced Fields
Research Institutions
Research Institutions > Research Centres
Result of work at the UBT: Yes
DDC Subjects: 600 Technology, medicine, applied sciences > 620 Engineering
Date Deposited: 19 Feb 2015 12:10
Last Modified: 12 Aug 2016 07:54
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/6780