Analyse der molekularen Einflussfaktoren auf die Eigenschaften von Kältemittel-Schmieröl-Gemischen

• Antragstellerin: Professorin Dr.-Ing. Gabriele Raabe
• Fachliche Zuordnung: Technische Chemie ; Technische Thermodynamik
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 434193542

Ziel des Vorhabens ist ein vertieftes physikalisches Verständnis der molekularen Mechanismen der Interaktionen von Kältemitteln und Schmierölen, das für die Entwicklung effizienter Kälteanlagen von fundamentaler und gleichzeitig hochaktueller Bedeutung ist. Im beantragten Vorhaben sollen erstmals die grundlegenden Wechselwirkungsmechanismen zwischen verschiedenartigen aktuellen Kältemittelmolekülen und unterschiedlichen Schmiermittelstrukturen systematisch mittels molekularer Simulation untersucht werden. Basierend auf grundlegenden Untersuchungen zur Löslichkeit von Kältemitteln in Schmierölen soll ein Ansatzes der adaptiven Pfadoptimierung systematisch weiterentwickelt werden, um effiziente und zuverlässige Vorhersagen zur Löslichkeit in höhermolekularen Lösungsmitteln mit komplexen Strukturen zu ermöglichen.Gegenstand des geplanten Vorhabens sind weiterhin systematische Simulationsstudien zur Löslichkeit, Viskosität und den mikrostrukturellen Eigenschaften in Kältemittel-Schmieröl-Gemischen. Um den Einfluss unterschiedlicher charakteristischer molekularer Eigenschaften analysieren zu können, soll die Studie verschiedene aktuelle Kältemittel (R-1234yf, HCFO-1233yd(E), R-32, CO2) und Pentaerythritolester Schmieröle mit unterschiedlicher molekularer Struktur (PEC4, PEC8, PEB8) umfassen. Auf Basis der Simulationsergebnisse erfolgt eine detaillierte Analyse der Relation zwischen relevanten molekularen Wechselwirkungen und Solvationsstrukturen und den makroskopischen Eigenschaften Viskosität und Löslichkeit, um dominierende molekulare Einflussfaktoren auf die Eigenschaften von Kältemittel-Schmieröl-Paarungen zu identifizieren.Die Ergebnisse des Projekts bilden die wissenschaftliche Grundlage für die Entwicklung von zukünftigen Kältemittel-Schmieröl-Paarungen für eine nachhaltige Kältetechnik. Sie zeigen zudem auf, wie molekulare Simulationen zur Evaluierung geeigneter Kältemittel-Schmieröl-Paarungen genutzt, und als Methode zum computergestützten Screening und zur wissensbasierten Entwicklung von potentiellen Schmierölen entwickelt werden können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen