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Katalysator
In der Chemie handelt es sich bei Katalysatoren um Stoffe, die den Ablauf einer chemischen Reaktion beschleunigen können. Sie gehen dabei selbst keine Verbindung mit den Reaktionspartner ein, bleiben also unverbraucht. Für jede Reaktion muss ein bestimmter Katalysator ausgewählt werden, der im Zusammenspiel mit den Reaktionspartnern arbeiten kann. Die Beschleunigung der chemischen Reaktion, also die Erhöhung der kinetischen Energie, wird dadurch ausgelöst, dass der Katalysator die Aktivierungsenergie herabsetzt, die aufgebracht werden muss, um die Reaktion der beteiligten Elemente in Gang zu setzen.
Zu den am häufigsten eingesetzten technischen Anwendungen gehört der Fahrzeugkatalysator. Er hat die Aufgabe, die Abgase von Fahrzeugen, die mit einem Verbrennungsmotor arbeiten, deutlich zu reduzieren. Je nach Motorart, für den der Katalysator eingesetzt werden soll, wurden verschiedene Bauformen entwickelt. Prinzipiell bestehen jedoch die meisten Fahrzeugkatalysatoren aus einem Träger, der aus Keramik oder Metallfolien besteht, die sehr temperaturbeständige Eigenschaften aufweisen. Die dünnwandigen Kanäle der Trägerkörpers sind in einer Wabenstruktur angeordnet. Der Träger ist mit porösem Aluminiumoxid und einem Element zur Sauerstoffspeicherung beschichtet, der so genannten Washcoat-Schicht. Der Washcoat weist durch seine hohe Oberflächenrauhigkeit eine große Fläche auf, in die Edelmetalle eingelagert sind, die die katalytische Reaktion auslösen. Heutzutage werden hierfür bei Fahrzeugkatalysatoren vor allem Platin, Palladium und Rhodium eingesetzt. Die Katalyse sorgt für eine rasche und möglichst vollständige Umwandlung der bei der Verbrennung anfallenden Schadstoffe. Die giftigen Emissionen Kohlenwasserstoff, Kohlenmonoxid und Stickoxid werden in einer Oxidations- oder Reduktionsreaktion in die ungiftigen Elemente Wasser, Stickstoff und Kohlenstoffdioxid umgewandelt. Der in der Kraftfahrzeugtechnik gebräuchlichste Fahrzeugkatalysator ist der Drei-Wege-Katalysator, bei dem zwei Oxidations- und ein Reduktionsprozess zeitgleich ablaufen.
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