MEM-Modul - Swiss Nano Cube

Folie 8
Abgaskatalysator
MEM-Modul / Gesamtversion
In der Chemie gibt es zahlreiche Prozesse, bei denen Katalysatoren eine Rolle spielen. Je
nachdem wo sie zum Einsatz kommen, können sie aus ganz unterschiedlichen Materialien
bestehen. Ihre Aufgabe ist es, einen chemischen Prozess in Gang zu setzen oder zu
beschleunigen. Katalysatorstoffe dienen also als "Vermittler". Sie werden aber bei diesem
Ablauf nicht selbst verbraucht und gehen unverändert aus dem ganzen Prozess hervor.
Im Auto ist der Katalysator eine Vorrichtung, die mit Hilfe bestimmter Stoffe, die Abgase der
Fahrzeuge reinigen soll. Der Katalysator ist ein Teil der Auspuffanlage. Die schädlichen Abgase
eines normalen Ottomotors sind Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe und Stickoxide.
Der so genannte geregelte Katalysator bewirkt, dass das schädliche Kohlenmonoxid in
Kohlendioxid umgewandelt wird, dass sich Kohlenwasserstoffe in Kohlendioxid und
Wasserdampf umwandeln und dass die Stickoxide zu Stickstoff werden.
Ähnlich wie bei der Lunge steht auch hier nur eine sehr kurze Zeit zur Verfügung, in welcher die
chemischen Reaktionen ablaufen müssen. Dazu wird eine grosse Reaktionsfläche benötigt.
Die Katalysatorstoffe wie Platin, Palladium oder Rhodium sind auf einen wabenförmigen
Keramikkörper aufgebracht. Durch den geringen Durchmesser und die grosse Anzahl
Durchströmöffnungen erreicht man die grosse Oberfläche.
Folie 9
Staubexplosion
Gemische aus Staub und Luft sind explosionsfähig, wenn der Staub aus brennbarem Material
besteht, wie z. B. Kohle, Mehl, Holz, Kakao, Kaffee, Stärke oder Cellulose. Auch anorganische
Stoffe und Elemente wie Magnesium, Aluminium und sogar Eisen und Stahl sind in dieser Form
explosiv oder zumindest brennbar. Neben der Brennbarkeit (der Fähigkeit, mit dem
Luftsauerstoff exotherm zu reagieren) ist die geringe Partikelgrösse der Stäube entscheidend,
d.h. die explosiven Effekte steigen mit abnehmender Grösse.
Durch den Prozess der Zerkleinerung entstehen sehr grosse Oberflächen, wodurch die
Staubpartikel einerseits sehr schnell oxidieren und damit erhitzt werden und andererseits sehr
gut Wärme aufnehmen und damit durchzünden können. Durch diese Effekte ist es möglich,
dass auch Materialien, die in fester Form als nicht brennbar gelten, in dieser feinverteilten Form
brennen können (wie vorhin beim Versuch mit dem Eisen gezeigt wurde).
Als Zündquelle können verschiedene elektrische oder mechanische Effekte mit ausreichender
Temperatur und Energiedichte dienen. Ein Funke kann ausreichen, der z.B. durch das Ziehen
eines elektrischen Steckers oder Fehlfunktionen in Elektrogeräten entsteht. Aber auch im
ordnungsgemässen Fall treten beim Betätigen von Schaltern und dergleichen unter gewissen
Umständen energiereiche Funken auf.
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