Reaktive Fluide: Kinetik

Servicearbeiten am Mischungstank des Hochdruck-Stoßwellenrohrs

Die Arbeitsgruppe „Kinetik“, geleitet  von Dr. Mustapha Fikri, untersucht die Reaktionsgeschwindigkeit, Produktausbeuten und den Mechanismus von schnellen Hochtemperaturreaktionen in der Gasphase. Von speziellem Interesse sind komplexe Reaktionen, die entscheidende Rollen bei der Zündung und (Teil)Oxidation von konventionellen Kohlenwasserstoffen und neuartigen Brennstoffen, bei der Bildung von Schadstoffen (z.B. Ruß) in technischen Verbrennungsprozessen sowie bei der maßgeschneiderten Synthese von funktionalen Nanomaterialien aus der Gasphase spielen. Darüber hinaus untersucht die Gruppe das Zündverhalten von flüssigen und gasförmigen Brennstoffen über einen breiten Parameterbereich. Die gewonnenen detaillierten Informationen werden durch reaktionskinetische Modellierung auf komplexe Prozesse (Motoren, Flammenreaktoren) übertragen und leisten einen wichtigen Beitrag zum Verständnis und zur Optimierung dieser Prozesse.

In fünf komplementären Stoßwellenapparaturen können Gasgemische sehr schnell (innerhalb weniger Mikrosekunden) auf definierte Temperaturen zwischen 600 und 5000 K gasdynamisch aufgeheizt werden. Zur Verfolgung des Reaktionsfortschritts und zur Detektion von Spezies stehen komplementäre Analysemethoden zur Verfügung: Optische Methoden eignen sich besonders zur selektiven und sensitiven zeitaufgelösten Detektion einzelner Spezies. Die optischen Verfahren werden komplementiert durch Flugzeit-Massenspektrometrie zur zeitaufgelösten simultanen Detektion aller Spezies sowie durch Gaschromatographie zur quantitativen Analyse von Endprodukten bei komplexen Reaktionssystemen.

Daneben setzt die Gruppe quantenchemische Methoden und statistische Reaktionstheorie ein. Dadurch können Mechanismus und Kinetik der experimentell untersuchten Reaktionen komplementär zum Experiment erforscht und kinetische Informationen auf experimentell nicht zugängliche Parameterbereiche extrapoliert werden.

Servicearbeiten am Mischungstank des Hochdruck-Stoßwellenrohrs

Stoßwellenlabor