DMEplusX - DME-haltige erneuerbare Kraftstoffe für den Einsatz in der Bestandsflotte

Abstract

Im Rahmen des vom BMWK geförderten Verbundvorhabens DMEplusX- DME-haltige erneuerbare Kraftstoffe für den Einsatz in der Bestandsflotte wurden dieselmotorische Anwendungen von DME (Dimethylether) als Beimischung zu Dieselkraftstoffen bis hin zu DME als Substitutionskraftstoff untersucht. Wie in den Vorgängerprojekten gezeigt werden konnte, kann DME als Retrofit-Lösung in konventionellen Fahrzeugen eingesetzt werden, was jedoch mit einem gewissen Aufwand (Einspritz- und Tanksystem, Brennverfahren, Abgasnachbehandlung) verbunden ist. Durch die Einführung eines Blending-Konzeptes kann dieser Aufwand minimiert und sogar ein Flexfuel-Betrieb des umgerüsteten Fahrzeugs ermöglicht werden. Im Fokus der Ar-beiten am Lehrstuhl für Thermodynamik mobiler Energiewandlungssysteme (TME) stand die Untersuchung der katalytischen Umsetzung und des Einflusses von DME auf Serienkatalysatoren. Im Teilprojekt B.3.1 wurde als Vorbereitung eine FTIR-Methode zur präziseren Auswertung von Abgasrelevanten Spezies der DME-Verbrennung, wie u.a. DME, Ameisensäure und Formaldehyd entwickelt. Bei experimentellen Untersuchungen am Laborgasprüfstand in den weiteren Teilprojekten B.3.2 und B.3.3 stellte sich nach ausführlichem Katalysator-Screening die DME-Oxidation auf DOC-Katalysatoren als herausfordernd heraus. In Folge dessen konnte erarbeitet werden, dass die Methankatalyse bei DOC-Katalysatoren mechanistisch gut auf die DME-Umsetzung anwendbar ist und dynamische Betriebsstrategien zur Aktivitätssteig eingesetzt werden können. Des Weite-ren reagierte DME unter SCR-Bedingungen im Hochtemperaturbereich (300 °C < T < 550 °C) zu zahlreichen toxischen Spe-zies, wie CO, Formaldehyd und Ameisensäure, welches die NOx-Reduzierung negativ beeinträchtigt. Dies betont die Effizienz von DOC-Katalysatoren, sodass DME keine negative Auswirkung auf die weiteren Abgasnachbehandlungskomponenten aus-bildet und somit ein klassisches Abgasnachbehandlungssystem beibehalten werden kann Datei-Upload durch TIB As part of the BMWK-funded joint project “DMEplusX - DME-containing renewable fuels for use in the legacy fleet”, diesel engine applications of DME (dimethyl ether) as a blending component to diesel fuels up to DME as a substitute fuel were investigated. As shown in the previous projects, DME can be used as a retrofit solution in conventional vehicles, but this is associated with a certain amount of effort (injection and tank system, combustion process, exhaust gas aftertreatment). By introducing a blending concept, this effort can be minimized and even flex-fuel operation of the retrofitted vehicle can be made possible. The work at the Chair of Thermodynamics of Mobile Energy Conversion Systems (TME) focused on investigating the catalytic conversion and the influence of DME on series catalytic converters. In sub-project B.3.1, an FTIR method was developed in preparation for a more precise evalu-ation of species relevant to exhaust gas from DME combustion, such as DME, formic acid and formaldehyde. During experimental investigations on the laboratory gas test bench in the other subprojects B.3.2 and B.3.3, DME oxidation on DOC catalysts proved to be challenging after extensive catalyst screening. As a result, it was possible to work out that methane catalysis on DOC catalysts is mechanistically well applicable to DME conversion and that dynamic operating strategies for increasing activity can be implemented. Furthermore, DME reacted under SCR conditions in the high temperature range (300 °C < T < 550 °C) to form numerous toxic spe-cies, such as CO, formaldehyde and formic acid, which negatively affects NOx reduction. This emphasizes the efficiency of DOC catalysts, so that DME has no negative effect on the consecutive exhaust gas aftertreatment components and thus a classic ex-haust gas aftertreatment system can be retained.