DFG-Forschergruppe 1993

Multifunktionale Stoff- und Energiewandlung

Im Rahmen der Forschergruppe wird erforscht inwiefern Hochtemperaturumwandlungen in Kolbenmaschinen flexibel Nutzchemikalien gemeinsam mit energetischen Größen wie Arbeit oder Wärme abgeben können. Die Nutzchemikalien können dann entweder in der chemischen Industrie Verwendung finden oder aufgrund ihrer hohen Energiedichte zur Energiespeicherung eingesetzt werden. Der hohe Kenntnisstand der Verbrennungsforschung in Bezug auf die experimentelle und theoretische Erfassung von reagierenden Hochtemperatursystemen wird für die Erforschung der Polywandlungsprozesse genutzt, jedoch steht nun nicht mehr die konsequente Vermeidung von Schadstoffen im Vordergrund sondern die Erzeugung von Nutzstoffen.

Die Forschergruppe verfolgt diese Fragestellung theoriegeleitet mit entsprechender experimenteller Validierung. Hierfür werden im Bereich Grundlagen-Modellierung Elementarreaktionsmodelle entwickelt, die Thermodynamik solcher Prozesse analysiert und die Prozesse optimiert. Im Bereich Grundlagen-Validierung werden die Mechanismen anhand von reaktionskinetischen Experimenten mit gut definierten Randbedingungen validiert. Im Bereich Motoren-Maschinen werden die Modellvorhersagen anhand von Kolbenmaschinen überprüft. Ziel ist es, mit den Erkenntnissen aus dem Gesamtprojekt die flexible Energie- und Stoffwandlung ganzheitlich zu beurteilen im Hinblick auf möglichst geringe Exergieverluste. Grundsätzlich stellt die Exergie in diesem Projekt also das entscheidende Kriterium zur Beurteilung der Durchführbarkeit und der Güte eines Prozesses dar, während bei vorhergehenden Forschungsvorhaben meist die möglichst effiziente Energiewandlung und die Reduktion von Schadstoffen im Vordergrund gestanden haben. Flexible Maschinen könnten ebenso zur Erzeugung von Grundchemikalien wie auch zur Speicherung von Energie in Form chemischer Verbindungen genutzt werden und somit einen Beitrag zur Sicherheit der Energieversorgung beitragen.

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