Klebeverbindung von Katalysatoren

Stefan Wegscheider

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

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Abstract

Bei der Abgasnachbehandlung von Verbrennungsprozessen werden zur Stickoxidreduktion Katalysatoren zur selektiven katalytischen Reduktion verwendet. Für diese Bauteile werden mehrere einzelne Katalysator-Wabenkörper zu größeren Einheiten, sogenannten Modulen, verbunden und im Abgasstrom platziert. Ein Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, einen Klebstoff zu finden, welcher den anwendungsrelevanten Lastfällen in einer mit undefinierten Brennstoffen befeuerten Abgasanlage standhalten kann. Damit soll eine bisher verwendete Komponente, die Fasermatte, welche in den Modulen als Puffer zwischen den Keramikkörpern aufliegt, ersetzten werden. Als weiteres Ziel galt es, ein Prüfverfahren zu entwickeln, mit dem die Festigkeit der Klebeverbindung getestet werden kann. Das Verfahren soll zur Evaluierung der Auswirkungen unterschiedlicher Vorbelastungen auf die Festigkeit und für Entwicklungsarbeiten zur Identifikation weiterer Kleber genutzt werden können. Das Verfahren soll angewendet werden und erste Erkenntnis zur Beständigkeit der untersuchten Kleber durch thermische Analysen sowie licht- und elektronenmikroskopische Untersuchungen der Proben gewonnen werden. Eine Analyse möglicher mechanischer Belastungen, die auf die Klebung im Modul wirken, zeigte, dass Biegeversuche und Druckscherversuche geeignet sind, relevante Lastfälle aus dem Betrieb der Module abzubilden. Weitere kritische Vorbelastungen sind Taupunktunterschreitungen, Thermoschock, thermische Ermüdung oder chemischen Angriff. Diese Vorbelastungen können an den jeweiligen Probekörpern vor der Bruchprüfung durchgeführt werden. Biegeversuche konnten nur an ungeklebten Stäben erfolgreich durchgeführt werden. Für die Druckscherversuche wurde ausgehend vom vorhandenen Stabmaterial ein Probekörper entwickelt und optimiert. Besonderes Augenmerk wurde darauf gelegt, eine einheitliche Probenvorbereitung zu gewährleisten. Dazu wurde eine Reihe von speziellen Hilfsmitteln entworfen und mittels additiver Fertigung aus Kunststoff angefertigt. Mit dem Druckscherversuch konnten Proben nach unterschiedlichen Vorbelastungen untersucht werden. Es zeigte sich, dass das Substratmaterial durch Thermoschockbelastung keinen Festigkeitsverlust erleidet. Von den drei untersuchten Klebern konnte nur mit dem Kleber auf der Basis von kolloidaler Kieselsäure eine zufriedenstellende Klebung realisiert werden. Diese Klebung verliert durch Bewitterung und Thermoschock bereits ab einem Luft-Abschrecken von 200°C einen Teil ihrer Festigkeit. Als entscheidende Faktoren für eine hohe Festigkeit der Klebungen wurde neben ausreichender Adhäsion die Homogenität des Klebers eruiert.
Titel in ÜbersetzungAdhesive bonding of catalysts
OriginalspracheDeutsch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Lube, Tanja, Betreuer (intern)
Datum der Bewilligung30 Juni 2023
DOIs
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2023

Bibliographische Notiz

nicht gesperrt

Schlagwörter

  • Fügetechnik
  • Klebstoffe
  • 3-Punkt-Biegeprüfung
  • 4-Punkt-Biegeprüfung
  • Druckscherprüfung
  • Oxidkeramik
  • Katalysatoren
  • Bewitterung
  • Thermoschock

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