Einfluss funktioneller Gruppen auf die Oxidation von aromatischen Strukturen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Alexander Heufer
• Fachliche Zuordnung: Technische Chemie ; Energieverfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 290644284

Im Zuge des stetig wachsenden globalen Energiebedarfes ist eine der großen Herausforderungen dieses Jahrhunderts die Verringerung der Verbrennung fossiler Kraftstoffe. Die Verbesserung von Verbrennungssystemen und das Ersetzen konventioneller Kraftstoffe durch erneuerbare Energieträger kann zum Erreichen dieses Zieles beitragen. In diesem Zusammenhang können bio-basierte Oktanverbesserer, d.h. oxygenierte Aromaten, eine wichtige Rolle spielen. Diese Komponenten können aus nicht essbarem Lignin hergestellt werden und ihre physikalisch-chemischen Eigenschaften machen sie zu idealen Blendkomponenten mit verbesserten Antiklopfverhalten. In der ersten Phase des Projekts wurden die Zündverzugszeiten (Ignition delay times, IDT) der gängigsten oxygenierten Aromaten untersucht. Im Speziellen wurde das Verbrennungsverhalten von Anisol durch eine detaillierte experimentelle und kinetische Modellierungsstudie betrachtet. Des Weiteren wurden die Oktanverbesserungseigenschaften von einer Reihe von oxygenierten Aromaten in Mischungen mit n-pentane mittels Zündverzugszeiten erforscht. Diese Studien zeigen, dass vor allem Phenoxyradikale und das Benzaldehyd eine signifikante Rolle in der Verbrennung einer Vielzahl von oxygenierten Aromaten haben. Detaillierte Studien zu diesen Komponenten sind jedoch selten und werden daher im Mittelpunkt der zweiten Phase des Projekts stehen. Mittels Hochdruckgasphasenprobeentnahmen von Phenol- und Benzaldehydegemischen können während des Zündvorganges stabile Intermediate im Verbrennungsprozess ermittelt werden. Die qualitative und quantitative Bestimmung dieser Spezies können dann in Verbindung mit den Zündverzugszeiten genutzt werden, um die Entwicklung kinetischer Modelle zu ermöglichen. Die mit Hilfe dieser Untersuchungen gewonnen Erkenntnisse werden nicht nur Einblicke in die Kinetik von Phenol und Benzaldehyd geben, sondern auch zum tieferen Verständnis der Verbrennungschemie verschiedener aromatischer Strukturen beitragen. Zusätzlich sollen neben den Mono-substituierten Aromaten auch di-substituierte Aromaten und der relative Einfluss der Position der Seitenkette zueinander experimentell untersucht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen