Kinetik

Das Team Kinetik unter der Leitung von Dr. Mustapha Fikri untersucht die chemische Kinetik und die Mechanismen schneller Hochtemperaturreaktionen in der Gasphase. Ein zentraler Aspekt ist die Aufklärung komplexer Reaktionsnetzwerke, die in folgenden Bereichen eine Schlüsselrolle spielen: Zündung und (partielle) Oxidation konventioneller und neuartiger Brennstoffe, Bildung von Schadstoffen (wie Ruß) bei praktischen Verbrennungsprozessen und die maßgeschneiderte Synthese funktioneller Nanomaterialien aus der Gasphase. ... Darüber hinaus untersucht die Gruppe die Zündeigenschaften von flüssigen und gasförmigen Brennstoffen unter einer Vielzahl von Bedingungen, einschließlich Hochdruck. Durch die Übertragung der detaillierten kinetischen und mechanistischen Informationen über chemische Kinetikmodelle auf komplexe praktische Umgebungen wie Motoren oder Flammenreaktoren trägt das Team dazu bei, das Verständnis und die Leistung dieser Prozesse zu verbessern.
Fünf komplementäre Stoßrohr-Anlagen werden für die Durchführung der experimentellen Arbeiten genutzt. In diesen Anlagen können Gasgemische innerhalb weniger Mikrosekunden auf genau definierte Temperaturen zwischen 600 und 5000 K erhitzt werden. Dieser Temperaturanstieg löst chemische Reaktionen aus, die mit einer Vielzahl moderner Detektionstechniken überwacht werden. Aufgrund ihrer hohen Empfindlichkeit und Selektivität werden optische (einschließlich laserbasierte) Diagnosetechniken für die zeitaufgelöste Detektion einzelner Spezies, einschließlich reaktiver Zwischenprodukte, eingesetzt. Die Massenspektrometrie mit hoher Wiederholungsrate ermöglicht die zeitaufgelöste, gleichzeitige Detektion mehrerer Spezies, und die Gaschromatographie wird für die quantitative Produktanalyse in komplexen Reaktionssystemen eingesetzt.
Die Gruppe wendet auch quantenchemische Methoden und statistische Reaktionsgeschwindigkeitstheorie an, um weitere Einblicke in Reaktionsmechanismen zu gewinnen und genaue temperaturabhängige und druckabhängige Geschwindigkeitskoeffizienten zu berechnen. Diese theoretischen Methoden ergänzen die experimentelle Analyse und erweitern den Parameterbereich auf Bedingungen, die experimentell nicht zugänglich sind.