Experimentelle Aufklärung von Entstehungsmechanismen reaktiv-inerter Partikelstrukturen und deren Umlagerungsverhalten in Querstromfiltern zur Gasreinigung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Achim Dittler
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 438308378

Quer- oder Wandstromfilter sind heutzutage eine Standardkomponente in der Abgasnachbehandlung und reduzieren Partikelemissionen von Verbrennungsmotoren, in dem sie Asche- und Rußpartikeln abscheiden und eine Partikelschicht bilden. Mit zunehmender Schichtdicke steigt der Druckverlust des Filters, was eine Regeneration des Filters erfordert. Mittels einer kontinuierlichen (C-NO2) oder diskontinuierlichen (O2) Reaktion werden dabei die Rußpartikeln oxidiert, die Schicht aufbricht. Partikelstrukturen können abgelöst und entlang des Filter-kanals transportiert werden, so dass aus dem Depositionsmuster der Schichtbildung eine Kanalverfüllung entsteht. Das Aufbruchverhalten der Partikelschicht ist ein entscheidender Vorgang, der von der Schichtzusammensetzung und der Ruß-Reaktivität abhängig ist. Das Ziel des Gesamtprojektes besteht aus der strukturierten Untersuchung des Zusammen-hangs der Partikelschicht aus reaktiven und inerten Partikeln und den Umlagerungsvorgängen (Schichtaufbruch–Resuspension–Transport) von Partikelstrukturen bei O2- sowie NO2-basierter Regeneration in einem Modellfilterkanal. Das Ziel der hier beantragten zweiten Projektphase ist die grundlegende Untersuchung des Einflusses der Ruß-Reaktivität (reaktionsfreudig vs. reaktionsträge) und Ruß-Dispersität so-wie des Oxidationsgases (NO2 vs. O2) auf die Umlagerungsvorgänge in einem Wandstromfil-ter. Die daraus gewonnen Erkenntnisse dienen anschließend der Aufklärung des Widerspruchs aus der Literatur, dass die entstehenden Depositionsmuster in einem Wandstromfilter von dem verwendeten Oxidationsgas abhängig sind (kontinuierliche Regeneration (NO2) Schichtbildung; diskontinuierliche Regeneration (O2) Kanalverfüllung). Es wird Hypothese-se verfolgt, dass nicht das Oxidationsgas, sondern die partikeltechnischen Grundvorgänge das Umlagerungsverhalten bestimmen. Durch die definierte Einstellung von verfahrenstechnischen Parametern (z.B. Strömungsgeschwindigkeit, Temperatur) und der Erzeugung von Partikelschichten mit bekannter Zusammensetzung (Reaktiv-Inert-Verhältnis) lassen sich die gewonnenen Erkenntnisse auch auf andere Anwendungsfelder, z.B. neu entwickelte Kraftstoffe mit veränderten Ruß-Reaktivitäten sowie Rußkonzentrationen im Abgas, erweitern. Dadurch wird ein wichtiger Beitrag für das Verständnis der ablaufenden Prozesse während der Filtration von Asche- und Rußpartikeln geleistet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen