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Low-Temperature NOx Reduction by H2 in Diesel Engine Exhaust

Eßer, Enno und Kureti, Sven und Heckemüller, Lukas und Todt, Arne und Eilts, Peter und Morawietz, Tobias und Friedrich, Kaspar Andreas und Waiblinger, Wendelin und Hosseiny, Schwan und Bunar, Frank (2022) Low-Temperature NOx Reduction by H2 in Diesel Engine Exhaust. SAE International Journal of Advances and Current Practices in Mobility, 4 (5), Seiten 1828-1845. SAE International. doi: 10.4271/2022-01-0538. ISSN 2641-9637.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Offizielle URL: https://saemobilus.sae.org/content/2022-01-0538/

Kurzfassung

For the NOx removal from diesel exhaust, the selective catalytic reduction (SCR) and lean NOx traps are established technologies. However, these procedures lack efficiency below 200 °C, which is of importance for city driving and cold start phases. Thus, the present paper deals with the development of a novel low-temperature deNOx strategy implying the catalytic NOx reduction by hydrogen. For the investigations, a highly active H2-deNOx catalyst, originally engineered for lean H2 combustion engines, was employed. This Pt-based catalyst reached peak NOx conversion of 95 % in synthetic diesel exhaust with N2 selectivities up to 80 %. Additionally, driving cycle tests on a diesel engine test bench were also performed to evaluate the H2-deNOx performance under practical conditions. For this purpose, a diesel oxidation catalyst, a diesel particulate filter and a H2 injection nozzle with mixing unit were placed upstream to the full size H2-deNOx catalyst. As a result, the Worldwide harmonized Light vehicles Test Cycle (WLTC), urban cycle segment of the Common Artemis Driving Cycle (CADC UC) and Transport for London Urban Inter Peak (TfL UIP) driving cycle revealed NOx conversions up to 90 % at temperatures as low as 80 °C. However, outside the low-temperature region, H2-deNOx activity dropped significantly evidencing the need for an additional underfloor SCR system. Moreover, slight N2O formation was observed in the engine tests making further catalyst development necessary, since N2O is considered a critical component due to its global warming potential. Additionally, the H2 demand for low-temperature deNOx in diesel passenger cars was estimated and a novel on-board H2 production strategy based on DEF electrolysis was developed. This method provided both H2 as well as gaseous NH3. Subsequent simulations of H2 production demonstrate small size factors (≤ 525 cm3) and rather low energy consumption of the H2 supply unit, e.g. 0.25 kWh for the TfL UIP driving cycle.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/193069/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Low-Temperature NOx Reduction by H2 in Diesel Engine Exhaust
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Eßer, EnnoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kureti, SvenTechnische Universität Bergakademie FreibergNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Heckemüller, LukasTU BraunschweigNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Todt, ArneTU BraunschweigNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Eilts, PeterTU BraunschweigNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Morawietz, TobiasTobias.Morawietz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Friedrich, Kaspar AndreasAndreas.Friedrich (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Waiblinger, WendelinWendelin.Waiblinger (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hosseiny, Schwanseyed.hosseiny (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bunar, FrankNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:29 März 2022
Erschienen in:SAE International Journal of Advances and Current Practices in Mobility
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Band:4
DOI:10.4271/2022-01-0538
Seitenbereich:Seiten 1828-1845
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
El-Sayed, MohamedEastern Michigan UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:SAE International
ISSN:2641-9637
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Selective catalytic reduction, Diesel particulate filters, Diesel exhaust emissions, Diesel / compression ignition engines, Starters and starting, Catalysts, Test equipment and instrumentation, Energy consumption
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Verkehr
HGF - Programmthema:Verkehrssystem
DLR - Schwerpunkt:Verkehr
DLR - Forschungsgebiet:V VS - Verkehrssystem
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):V - Energie und Verkehr (alt), E - Materialen für die elektrochemische Energiespeicherung
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Morawietz, Tobias
Hinterlegt am:12 Jan 2023 20:22
Letzte Änderung:12 Jan 2023 20:22

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