Autokatalysator: Was Platin und Palladium damit zu tun haben

Mehr als ein Drittel des weltweit geförderten Platins endet als Autokatalysator.

Diese Funktion dürfte auch noch in den nächsten Jahren für das Platin bestimmend bleiben, denn der Trend hin zu schärferen Abgasnormen hält weiterhin unvermindert an.

Dennoch könnte gerade der starke auf der Automobilindustrie lastende Kostendruck dazu führen, dass in Zukunft die Abgase zwar reiner sind, der Platinverbrauch der Automobilindustrie aber dennoch stark zurückgeht.

Technisch möglich wird diese Revolution durch eine bionanotechnologische Katalysatorbeschichtung aus Dresden.

Doch bevor wir uns dieser zuwenden, lassen Sie uns zunächst einen kurzen Blick auf die technische Funktionsweise der aktuell eingesetzten Katalysatoren werfen.

Prozesse des Katalysierens

Bei der Abgasreinigung werden die im Motor bei der Verbrennung entstehenden Abgase in Wasser und Kohlendioxid umgewandelt. Unter normalen Bedingungen geht diese Umwandlung viel zu langsam und unvollständig von statten.

Um diesen Prozess erheblich zu beschleunigen – der Chemiker spricht vom Katalysieren –  kommen die Edelmetalle Platin und Palladium zum Einsatz. An ihrer Oberfläche beschleunigt sich der Reaktionsprozess erheblich.

Nur an der Oberfläche wird gereinigt

Es sind nur die wenigen Atome an der Oberfläche, die den Reinigungsprozess beschleunigen.

Darunter liegende Atomschichten beeinflussen den Reinigungsprozess nicht mehr, da sie keine Kontaktflächen für die vorbeiströmenden Gase bereitstellen können. Das tiefer liegende Platin ist somit für die Reinigungsfunktion faktisch verloren.

Folglich steigt die Reinigungsfähigkeit eines Katalysators nicht mit der Menge des enthaltenen Platins oder Palladiums, sondern entscheidend ist allein die Oberfläche.

Je größer sie ist, desto mehr Atome können auf ihr reagieren, und je mehr Atome reagieren, umso reiner sind am Ende die Abgase.

In modernen Autokatalysatoren durchströmen die Verbrennungsgase deshalb besondere Netzstrukturen, die ein wenig an einen Schwamm erinnern. Um sie herzustellen wird auf eine poröse Keramik Platin aufgetragen.

Dies geschieht, indem man die Keramik in eine Edelmetallsalzlösung taucht. Dabei überzieht sich die Keramik mit einer dünnen Platin- oder Palladiumschicht.

Dieser Effekt ist durchaus gewollt. Nicht gewünscht ist jedoch, dass dabei ein Teil der Edelmetalle in die Keramik eindringt.

Das in die Keramik eingedrungene Platin hat keinen Oberflächenkontakt mehr und geht damit für den katalytischen Prozess verloren.

Dieser Prozess kann aber verbessert werden, sodass für die Herstellung eines Autokatalysators deutlich weniger Edelmetalle benötigt werden.

Autokatalysator: Einsparungen an Platin und Palladium bis zu 50%

Namos Geschäftsführer Dr. Jürgen Hofinger schätzt, dass bis zu 50% der bislang verwandten Edelmetalle eingespart werden können.

Das ist eine ganze Menge, wenn Sie bedenken, dass die weltweite Nachfrage der Autoimobilindustrie sich pro Jahr auf 230 Tonnen Platingruppenmetalle (Platin, Palladium und Rhodium) beläuft.

Bei den aktuellen Preisen geht es damit um immerhin 8,3 Mrd. US Dollar. Es liegt auf der Hand, dass die stark beeinträchtigte Industrie gerne zugreift, wenn bis zu 50% der Kosten eingespart werden können.

Der Schlüssel liegt in einer intelligenten, nanotechnologischen Gestaltung der Oberfläche. Er ermöglicht die gleichen Leistungsparameter und die gleiche Effizienz, die auch herkömmliche Katalysatoren auszeichnet.

Die in Dresden hergestellten nanotechnologisch optimierten Katalysatoren haben ihren Alterungstest gerade bestanden. Bei diesen Tests muss der neue Katalysator auch jenseits von 600 Grad Celsius eine ausreichende Funktionsfähigkeit dokumentieren.

Nun werden die anwendungsrelevanten Faktoren an Modellen simuliert bevor dann in einem dritten Schritt Prototypen gefertigt und auf Motorständen getestet werden.

Sind die Tests erfolgreich, wird die Namos Technik den Markt revolutionieren. Die Namos GmbH selbst sollte dann schnell das Übernahmeziel eines Katalysatorenherstellers werden.

Freuen wird das den Eigentümer, den ERP-Startfonds der KfW Kreditanstalt für Wiederaufbau und die Frankfurter Nanostart AG.

Beide werden nach Abschluss der noch benötigten Kapitalmaßnahmen zusammen etwa 40% an der Namos GmbH halten.

Dass die KfW sich und auch die Nanostart AG früher oder später aus der Namos GmbH zurückziehen werden, ist klar. Dabei wird der Verkauf allerdings wahrscheinlich nur dann über die Bühne gehen, wenn der Preis stimmt.