Alternative Kraftstoffe sind ein wichtiger Bestandteil bestehender und zukünftiger Lösungen für die Nachhaltigkeit in Bereichen wie Mobilität und Verkehr, Energie und chemische Industrie. Daher ist es wichtig zu verstehen, wie diese Brennstoffe chemisch umgewandelt werden, entweder durch Verbrennung oder Pyrolyse, und wie Emissionen in diesen Prozessen entstehen. Dieser Kurs führt in die Chemie ein, die erforderlich ist, um dieses Verständnis zu erlangen. Der Kurs beginnt mit den Grundlagen der Thermodynamik, der Brennstoffe und der Chemie (es werden keine Vorkenntnisse in chemischer Kinetik vorausgesetzt) und führt langsam zu einem detaillierten Verständnis der Reaktionen, die bei der Pyrolyse und Verbrennung von Brennstoffen ablaufen. Die Übungen im Kurs sind so konzipiert, dass sie mit den Grundlagen beginnen und dann zur Einführung und Verwendung chemischer kinetischer Werkzeuge wie RMG (Reaction Mechanism Generator) und CANTERA für die Erstellung und Analyse der Reaktionsmechanismen der Brennstoffe fortschreiten. Der Kurs führt auch in die Verbrennungschemie von nachhaltigen Luftfahrttreibstoffen (SAF), sauerstoffhaltigen Kraftstoffen, Ammoniak, Stickoxiden und Aromaten (Rußvorläufer) ein. Am Ende des Kurses sind Sie in der Lage, chemische kinetische Mechanismen mit modernsten Werkzeugen zu erstellen und zu reduzieren.
Folgenden Themen werden behandelt:
- Grundlagen zu Energie und Brennstoffen
- Einführung in die Brennstoffaufbereitung
- Thermodynamik der Verbrennung
- Molekulare Transportphänomene
- Chemische Kinetik
- Reaktionsmechanismen
- Mechanismus der Reduktion
- Verbrennungschemie von Alkanen, Alkenen, Alkinen, Aromaten, sauerstoffhaltigen Brennstoffen, Ammoniak
- Rußbildung und -modellierung
- NOx-Bildung und
- Formulierung von Kraftstoffsurrogaten
Vorausgesetzt werden Vorkenntnisse in den Grundlagen der Thermodynamik (Thermodynamik 1). Kenntnisse in numerischer Analyse und Programmierung (in Python und MATLAB) werden empfohlen, es sind aber auch motivierte Studierende ohne Programmierkenntnisse willkommen. Vorkenntnisse zu chemischer Reaktionskinetik sind nicht erforderlich.
Weitere Informationen zur Vorlesung können hier abgerufen werden.