I takt med att globala miljökrav skärps har behovet av att minska kväveoxidutsläpp (NOₓ) från tunga dieselfordon blivit alltmer akut. Selektiv katalytisk reduktion (SCR) är en av de mest effektiva teknologierna för att reducera NOₓ, men dess prestanda styrs av komplexa kemiska reaktioner och massöverföringsfenomen i ett poröst katalysatormaterial. Detta examensarbete, utfört inom kemisk reaktionsteknik, beskriver utvecklingen och valideringen av en fysikaliskt baserad 1+1D SCR-modell i GT-SUITE, avsedd för att simulera verkliga avgassituationer med hög noggrannhet.

Modellen inkluderar viktiga processer såsom ammoniakadsorption och -desorption, intern diffusion i tvättskiktet samt temperaturberoende SCR-kinetik. En tank-i-serie-approach används för att lösa radialkoncentrationer inom katalysatorskiktet. Validering mot syntetisk gaskammardata och transienta motordata från Volvo AB visar god överensstämmelse vad gäller NOₓ-reduktion och ammoniakslip.

Tre optimeringsstudier genomfördes även för att analysera hur olika katalysatordesigner, bland annat celltäthet, tvättskiktjocklek och aktiv site-densitet påverkar systemets prestanda. Resultaten visar att en optimerad konfiguration kan förbättra konverteringseffektivitet, minska tryckfall och minimera ammoniakslip samtidigt. Studien bidrar till vidareutvecklingen av katalytiska reaktormodeller och erbjuder ett värdefullt simuleringsverktyg för design och optimering av reningstekniker inom hållbar kemiteknik.

The global transition toward sustainable transportation has placed strict limits on nitrogen oxides (NOₓ) emissions from heavy-duty diesel engines. Selective Catalytic Reduction (SCR) systems are widely employed to achieve high NOₓ conversion efficiency; however, their performance is highly sensitive to exhaust composition, operating conditions, and catalyst configuration. This thesis presents the development and validation of a predictive 1+1D SCR model using GT-SUITE, aimed at simulating transient exhaust conditions with high physical fidelity and computational efficiency.

The model incorporates detailed chemical kinetics, ammonia storage dynamics, and mass transport phenomena, including washcoat diffusion via a tanks-in-series discretisation. Validation was carried out using synthetic gas bench and transient engine data from Volvo AB, with results showing good agreement in NOₓ conversion efficiency and ammonia slip across typical operating temperatures.

In addition to model validation, optimisation runs were also performed within GT-SUITE to evaluate the influence of catalyst design parameters on system performance. These studies demonstrated that a well-calibrated catalyst configuration can simultaneously improve NOₓ conversion efficiency, reduce system pressure drop, and minimise ammonia slip, thereby supporting both regulatory compliance and system robustness. This work delivers a validated, versatile simulation tool for evaluating SCR systems under real-world driving conditions and serves as a decision-support framework for catalyst design and aftertreatment system optimisation in future emission-compliant diesel applications.