Systematische Erweiterung eines Force Fields für Fluoropropene auf HCFO und langkettige HFO, und Anwendung zur Untersuchung neuartiger Arbeitsfluide

• Antragstellerin: Professorin Dr.-Ing. Gabriele Raabe
• Fachliche Zuordnung: Technische Thermodynamik ; Technische Chemie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 326429904

Gegenstand des beantragten Vorhabens ist die systematische Erweiterung eines Force Fields für fluorierte Propene auf Hydrochlorofluoroolefine (HCFO) und Hydrofluoroolefinen (HFO) auf Basis fluorierter Butene. Dabei ist insbesondere die Übertragbarkeit der Lennard-Jones-Parameter für die Fluor- und Chloratome grundlegend zu untersuchen und ein konsistenter Satz an Force Field Parametern anzupassen, um HCFO/HFO-Komponenten mit beliebiger Anzahl an Halogenatomen (Cl, F) modellieren zu können. In fluorierten Butenen resultieren Rotationen um C-C Bindungen in der Alkylkette in sehr komplexe Torsionsprofile. Es ist daher detailliert zu untersuchen, durch welche funktionale Form die Torsionsprofile abgebildet werden können, und welchen Einfluss das Torsionspotenzial auf die Wiedergabe von Viskositäten hat. Dies ist auch in Hinblick auf die Übertragbarkeit der Torsionsparameter zwischen verschiedenen Komponenten zu analysieren. Diese Untersuchungen sollen anhand von HCFO-Komponenten und fluorierten Butenen erfolgen, die aktuell als neue Arbeitsfluide für verschiedene technische Anwendungen vorgeschlagen werden. Basierend auf dem erweiterten Force Field sollen für diese Komponenten, und auch für verschiedene binäre Gemische, molekulare Simulationen zu ihren Dampf-Flüssig-Phasengleichgewichten und zu den Flüssigkeitsdichten und -viskositäten durchgeführt werden. Die Simulationsergebnisse werden von Kooperationspartnern verwendet, um Zustandsgleichungen für die Arbeitsfluide anzupassen. Basierend auf diesen Berechnungsmodellen sollen Systemsimulationen zu Kälteanlagen- oder Wärmepumpenkreisläufe für ausgewählte Gemische durchgeführt werden, um exemplarisch aufzeigen, wie Informationen aus molekularen Simulationen zur Evaluierung neuer Arbeitsfluide genutzt werden können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen