Reaktive Fluide

Der Strömungsreaktor ermöglicht die Ausweitung von Experimenten zu unimolekularen Zersetzungsreaktionen auf niedrigere Temperaturen mit bis zu 1000-mal längeren Reaktionszeiten im Vergleich zu Stoßrohrstudien. Der Strömungsreaktor ermöglicht auch die Untersuchung heterogener Reaktionen. Der Strömungsreaktor besteht aus einem 250 cm langen Quarzrohr mit einem Innendurchmesser von 26 mm, das in zwei Rohröfen platziert ist, die mit Widerstandsheizelementen auf bis zu 1200 °C erhitzt werden. Der 90 cm lange Gasvorwärmer und der 120 cm lange Reaktorofen sind durch eine thermisch isolierte, 5 cm lange, unbeheizte Verbindung miteinander verbunden. Der Gasvorwärmer wird in der Regel 150 K unter der Temperatur des Reaktors gehalten, um das Gas homogen auf eine Temperatur vorzuwärmen, die niedrig genug ist, um keine Reaktionen auszulösen, und um ein schnelles anschließendes Aufheizen auf die Testtemperatur im Reaktor zu gewährleisten. Die Gase werden über Massendurchflussregler zugeführt. Flüssige Reaktanten werden in einem Edelstahl-Bubbler verdampft. Die anfängliche Reaktantenkonzentration wird durch den Durchfluss des Badgases durch den Sprudler reguliert. Am Ausgang des Strömungsreaktors ist eine Gasprobenahmeeinheit mit zehn verschiedenen Sonden angebracht. Die Gasproben werden mit einem GC/MS-System über einen Autosampler analysiert.

Zur Messung heterogener Geschwindigkeitskoeffizienten, die für die Partikelsynthese wichtig sind, wird vor dem Strömungsreaktor ein separater Ofen angeschlossen. In diesem Ofen werden die Partikelvorläufer mit Massendurchflussreglern zugeführt und bilden Partikel, die im Strömungsreaktor mit einem Reaktanten gemischt werden. Der Geschwindigkeitskoeffizient wird dann anhand des Verbrauchs dieses Reaktanten bestimmt, der mit GC/MS gemessen wird. Die Partikel werden mit einem Scanning Mobility Particle Analyzer (SMPS), einer Quarzkristall-Mikrowaage oder durch Transmissionselektronenmikroskopie charakterisiert.