Simultane Thermo-Analysen-Apparatur mit Feuchtegenerator sowie Gasanalytiksystem

• Fachliche Zuordnung: Verfahrenstechnik, Technische Chemie
• Förderung: Förderung in 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 566305809

Neben der etablierten, standardisierten Untersuchung von Feststoffkatalysatoren, Adsorbenzien und Trägermaterialien, ohne die eine hinreichende Charakterisierung dieser Stoffgruppen bezüglich ihrer thermischen Stabilität im Einsatz oder der häufig notwendigen Regeneration unter verschiedenen Atmosphären nicht möglich ist, sollen mit dem beantragten Gerät auch anspruchsvollere wissenschaftliche Fragestellungen in den Fokus genommen werden. Im Rahmen der Entwicklung von innovativen Funktionsmaterialien dient die elaborierte thermoanalytische Untersuchung nicht nur der Kenntnis der Stabilität und des Zersetzungsverhaltens, sondern beleuchtet auch das Auftreten von Phasenübergängen (wie Hydratation von Salzen, Strukturumwandlungen, Deliqueszenz- oder Schmelzverhalten, Glasübergänge) und Desorptions- oder Adsorptionsprozesse. Die abgegebenen Moleküle und Oxidationsprodukte erlauben Rückschlüsse auf das chemo-thermische Verhalten (wie Desorptionskinetik, Mechanismen des chemischen Abbaus oder der reduktiven Katalysatorregeneration, Pyrolyseprodukte). Das beantragte Gerät stellt ein multifunktionelles, integriertes System zur umfassenden Analyse thermochemischer Eigenschaften dar. Der Temperaturbereich reicht von -150 °C bis +1600 °C. Im gesamten Temperaturbereich kann, durch entsprechende Probenträger, die Wärmetönung (DSC- oder DTA-Signal) erfasst werden. Ein gekoppelter Feuchtegenerator ermöglicht die Datenerfassung unter kontrollierter Feuchte. Um das Sorptions- und Stabilitätsverhalten poröser Materialien unter verschiedenen Atmosphären zu testen können z. B. N2, Luft, CO2, Ar oder 4 % H2 in N2 eingesetzt werden. Zusätzlich erfolgt eine simultane Analyse der Abgase durch die parallel angeschlossenen, integrierten Analysengeräte der Massenspektrometrie und FT-IR-Spektroskopie. Insbesondere Materialien für die sorptive Wärmespeicherung erfordern die quali- und quantitative Kenntnis der auftretenden Enthalpien. Besonders interessant ist die Untersuchung der Wärmetönung des Wasseraufnahme- und -abgabeverhaltens unter prozessnahen, nicht-isothermen Bedingungen. Dies lässt sich mit konventionellen Sorptionsapparaturen und Messstrategien nicht nachbilden. Das beantragte Gerät öffnet hier, auch durch Messungen bei niedrigen Temperaturen (unterhalb RT), neue Möglichkeiten. Hierzu zählt auch die Untersuchung des CO2-Sorptionsverhalten. Durch die Möglichkeit der präzisen DSC-Messung im niedrigeren Temperaturbereich (unter verschiedenen Atmosphären einschließlich Wasserdampf) eröffnet die Apparatur die Möglichkeit Erkenntnisse über das Verhalten anorganischer und organischer Salze (Phasendiagramme) mit Relevanz zur strategischen Weiterentwicklung von Mikro-Makro-porösen MOF/Salz-Kompositen und zur Produktabtrennung in der Biokatalyse zu erhalten. Im Bereich der Brandschutzforschung kann die Apparatur Erkenntnisse über die Produkte bei langsamer oxidativer Zersetzung analog zu Schwelbränden liefern.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Simultane Thermo-Analysen-Apparatur mit Feuchtegenerator sowie Gasanalytiksystem
• Gerätegruppe: 8660 Thermoanalysegeräte (DTA, DTG), Dilatometer
• Antragstellende Institution: Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
• Leiterin: Professorin Dr. Franziska Scheffler