Chemische Kinetik

Die Verringerung von Schadstoffemissionen und die Wirkungsgradsteigerung unter gleichzeitiger Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit ist eine der größten Herausforderungen bei der Entwicklung neuer Verbrennungstechnologien. Um diese anzugehen haben sich in den letzten Jahren Modellierung und Simulation als hervorragende neue Werkzeuge erwiesen. In der Abteilung werden deshalb konsequent experimentelle Techniken in Verbindung mit numerischen Modellen eingesetzt, um die Reaktionskinetik der Verbrennung und Schadstoffbildung für verschiedene Brennstoffe vorherzusagen und so zu einer Optimierung von Verbrennungsprozessen beizutragen.

Im Zentrum der Aktivitäten stehen die chemisch-kinetisch kontrollierten Prozesse technischer Verbrennungssysteme, wie zum Beispiel Schadstoffbildung, Zündverhalten, Wärmefreisetzung und Flammengeschwindigkeiten. Ein Schwerpunkt sind hier auch biogene und synthetische Brennstoffe und Brennstoffgemische, die vor dem Hintergrund der CO₂-Problematik in jüngster Zeit stark an Interesse gewonnen haben.

Experimentelle Schwerpunkte der Abteilung sind:

Untersuchung von Schlüsselreaktionen zur Beschreibung der Schadstoffbildung bzw. -reduktion für z. B. CO, NO_x, UHC, Rußvorläufer (PAK), Ruß. Elementarkinetische Untersuchungen der Einleitungsschritte bei der Brennstoffpyrolyse und -oxidation

Untersuchung des Einflusses der Brennstoffqualität (Verunreinigungen, Additive u.a.) auf die Zünd- und Verbrennungseigenschaften

Laser-Massenspektrometrie für den simultanen Nachweis von Molekülen, Radikalen, Rußvorläuferteilchen und Rußprimärteilchen. Die Methode dient der Aufklärung von Reaktionspfaden der Rußbildung und zur Messung von Schadstoffen in technischen Abgassystemen

Validierung von Reaktionsmechanismen für gasförmige und flüssige Brennstoffe bei technisch relevanten Drücken durch Messung der Zündverzugszeit, der laminaren Flammengeschwindigkeit und der Produktverteilung stabiler Spezies

Im Bereich Modellierung und Simulation gibt es folgende Schwerpunkte:

Schadstoffbildungs- und -reduktionsmechanismen (NO_x, CO, unverbrannte Kohlenwasserstoffe, PAK) bei stationären und instationären Verbrennungsprozessen

Simulationsmodelle für die Beschreibung der Rußbildung und -oxidation

Design von Modellbrennstoffen für technisch relevante Treib- und Kraftstoffe

Charakterisierung der Verbrennungseigenschaften von gasförmigen und flüssigen Brennstoffen aus biogenen Quellen und industriellen Prozessen

Charakterisierung der Brennstoffeigenschaften im Hinblick auf die Flammenstabilität (Zündung, Wärmefreisetzung)

Entwicklung und Reduktion von Reaktionsmechanismen: Aufbau eines hierarchisch, strukturierten Reaktionsmodells auf der Basis von Sub-Mechanismen für die Modellierung von Verbrennungsvorgängen

Berechnung von Reaktionsgeschwindigkeitskoeffizienten einzelner Elementarreaktionen mit Hilfe quantenchemischer Methoden

Berechnung stoffspezifischer chemisch physikalischer Eigenschaften mit Hilfe quantenchemischer Methoden

Chemisch-kinetische Prozessanalyse für Verbrennung in CO₂ Atmosphäre im Hinblick auf die CO₂ Sequestrierung

Kontakt

Prof. Dr. rer. nat. Uwe Riedel
Abteilungsleiter Chemische Kinetik
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Verbrennungstechnik, Chemische Kinetik
Stuttgart
Tel.: +49 711 6862-351
Fax: +49 711 6862-578