Untersuchung der Reaktionsprozesse unter motorischen Bedingungen

• Antragsteller: Dr.-Ing. Robert Schießl
• Fachliche Zuordnung: Energieverfahrenstechnik ; Chemische und Thermische Verfahrenstechnik ; Technische Thermodynamik
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 229243862

Das globale Ziel des Projekts MM1 ist die Weiterentwicklung und Optimierung von Prozessen zur Polygeneration, von Prozessen also, die mehrere nutzbringende Aspekte aufweisen können. Hierzu gehören z.B. die wechselseitige, regelbare Umwandlung von mechanischer in chemische Energie oder auch die Darstellung chemisch wertvoller Substanzen. Ein Prototyp einer Maschine, die solche Prozesse durchführen kann, ist eine Kolben-Zylinder Vorrichtung, die als Verbrennungsmotor (in dem chemische Energie in mechanische Energie gewandelt wird) oder als mechanisch angetriebener chemischer Reaktor (mechanische Energie in chemische Energie) genutzt werden kann. Der Kenntnisstand über diese Prozesse soll durch Untersuchungen an einer Rapid Compression Machine (RCM), die eine experimentell gut zugängliche Version einer solchen Kolben-Zylinder Vorrichtung darstellt, verbessert werden.Die in der aktuellen Projektphase erzielten Resultate haben Ansätze zu einer weiteren Verbesserung von Polygenerationsprozessen (bezüglich Ausbeute der Nutzgrößen wie z.B. Stoffumsätze) erkennen lassen. Aus den Arbeiten der laufenden Periode ergeben sich im einzelnen die folgenden konkreten Ziele:Bei vielen der untersuchten Prozesse (v.a. Trockenreformierung des CO2, Herstellung von C2H2 aus CH4) wäre eine weitere Steigerung der Stoffausbeute physikalisch möglich. Diese konnte aber, zum Teil aufgrund kinetischer Hemmnisse, experimentell/technisch nicht oder nur mit hohem Zusatzaufwand realisiert werden. Dies gilt v.a. für sehr brennstoffreiche Gemische, die sich als vielversprechend herausgestellt haben, bei denen aber die Einleitung der Reaktion mit den bisherigen Maßnahmen bereits die in der RCM realisierbaren Bereiche von Anfangsbedingungen (Temperatur, Verdichtungsverhältnis) ausgereizt haben. Vor allem die Herstellung hoher Kompressionstemperaturen erforderte Zugabe hoher Anteile (bis 95 mol%) von Edelgasen mit ihrer niedrigen Wärmekapazität. Solche Maßnahmen sind für praktische Anwendungen gewöhnlich eher ungünstig. Ziel ist es daher, eine Einleitung chemischer Reaktionen auch in solchen reaktionsträgen Gemischen zu erreichen, und zwar unter Bedingungen, die in der RCM (und ähnlichen Verdichtungsmaschinen) realisierbar sind (Verdichtungsverhältnisse, Anfangstemperaturen und -drücke).

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 1993: Multifunktionale Stoff- und Energiewandlung
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Ulrich Maas