Laserspektroskopische Untersuchung der Entstehung und des Umsatzes der Isocyansäure während der Nachbehandlung von Verbrennungsabgasen

• Antragsteller: Dr. Steven Wagner
• Fachliche Zuordnung: Energieverfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 341284222

Das beantragte Vorhaben hat zum Ziel, ein Spektrometer zur selektiven Messung von HNCO (Isocyansäure) im Abgas eines Verbrennungssystems (bspw. Kraftwerksanlagen) auf Basis der Absorptionsspektroskopie zu entwickeln. Damit soll eine Untersuchung der Einflüsse der Prozessbetriebsparameter sowie der Abgasnachbehandlungsprozedur ermöglicht werden. Hierbei spielen vor allem der Einfluss der Abgaszusammensetzung, die Additiveinspritzung (Timing, Menge, Geometrie), die Filmbildung an den Prozesswänden sowie die Strömungsbedingungen innerhalb des Abgasvolumens (Umlenkung, Querschnitt, Turbulenzgrad) ein große Rolle. Um das Potential zu einer weiteren Schadstoffreduzierung im Abgas moderner Verbrennungsanlagen weiter zu nutzen, muss das Verständnis der physikalisch-chemischen Prozesse während der Verbrennung sowie der Abgasnachbehandlung deutlich vertieft werden. Hierzu wird eine verbesserte Diagnostik benötigt, die auch bei niedrigen Schadstoffkonzentrationen noch mit hoher zeitlicher Auflösung Daten über die Zusammensetzung des Abgases liefern kann. Daher wird in diesem Vorhaben ein Spektrometer zum in situ Nachweis von HNCO im Abgas eines Verbrennungprozesses entwickelt, welches mit hoher zeitlicher Auflösung (ms), hoher Sensitivität sowie Selektivität Informationen über den integralen Schadstoffinhalt liefert. Hierzu wird die Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy (TDLAS) im nahen und mittleren Infrarot (MIR) verwendet und neu verfügbare MIR-Glasfasern in Verbindung mit einer neu entwickelten White-Multireflexionszelle (siehe Vorarbeiten) zur Anbindung der Diagnostik an den Prozess genutzt. Für eine akkurate Extraktion der quantitativen HNCO-Konzentrationen sollen insbesondere die spektroskopischen Basisdaten hinsichtlich der Gasmatrix-, Temperatur- und Druck-abhängigen Linienverbreiterungsparameter erweitert und verbessert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen