Competence Area 1 (CA-1)

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Regina Palkovits

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Heinz Pitsch

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Molecular Transformations and Interactions

Dieser Kompetenzbereich hat das Ziel die molekulare Basis für einen sinnvollen Fuel Design-Prozess bereitzustellen, um so einer breit gefächerten und wandelbaren Energie- und Ressourcenversorgung gerecht zu werden. Somit sollen sowohl die strukturelle, molekulare Vielfalt als auch die fundamentalen chemischen Grundlagen für die Synthese und Verbrennung von Bio-Hybrid Fuels in adaptiven Prozessen erforscht, kontrolliert und bewältigt werden.

Die Struktur des CA-1 wird gesteuert durch den Wunsch, die richtungsweisenden molekularen Grundlagen der Synthese und Verbrennung nicht nur individuell, sondern auch in ihrer direkten Wechselbeziehung zu entwirren. Denn beide Aspekte sind wesentlich miteinander verflochten, wenn es um die Erzielung eines „idealen“ Bio-Hybrid Fuels geht. Die molekularen Strukturen der Kraftstoffkomponenten definieren letzlich die Leistung über die gesamte Lebensdauer, d.h. sie erstrecken sich von der periodischen erneuerbaren Energieversorgung und der Natur von verfügbaren Kohlenstoffquellen, über die Effizienz des Produktionsprozesses, bis hin zu der Dynamik und der Energieausgabe während der Verbrennung und schließlich auch der Bildung potenziell schädlicher Emissionen für individuelle Kraftstoffkomponenten und -mischungen.

Um also eine Basis für das Integrated Fuel Design zu schaffen, müssen wesentliche wissenschaftliche Herausforderungen in Bezug auf Molekularstrukturen und ihre Dynamik angepackt werden. Für neuartige, synthetische Pfade und eine Kraftstoffverbrennung inklusive Schadstoffbildung ist der Entwurf, die Analyse und die Kontrolle hochkomplexer Reaktionssequenzen, die C-H-, C-O- und C-C-Verbindungen formen und trennen können, notwendig (CA-1-1 Chemical Transformations). Das umfassende Verständnis der beteiligten Phänomene und Interaktionen auf molekularem Level steuert die Bewältigung der entsprechenden energetischen Restriktionen und der kinetischen Barrieren (CA-1-2 Molecular Interactions).