Competence Area 2 (CA-2)

 

Interfacial Phenomena and Devices

Dieser Kompetenzbereich hat das Ziel reaktive Strömungssysteme zu verstehen, auszulegen und zu steuern. Dabei liegt der Fokus zum einen auf intensivierten und adaptiven mehrphasigen Reaktorkonzepten, die auf eine hohe Ausbeute und Selektivität über ein breites Spektrum von Bedingungen für die Kraftstoffherstellung abzielen, basierend auf einer schwankenden Versorgung mit erneuerbarer Energie und Kohlenstoff-Rohstoffen. Zum anderen, werden neuartige Verbrennungsmotorenkonzepte für Bio-Hybridkraftstoffe, einschließlich Nachbehandlungssystemen mit Energieumwandlungswirkungsgraden von über 50 % und nahezu Null Schadstoffemissionen, fokussiert. Beiden Fokusbereichen ist es gemein, dass mehrphasige Strömungsphänomene auftreten, die mit chemischen Reaktionen in begrenzten Räumen überlagert sind. Durch die Entwicklung entsprechender Grundlagenkenntnisse und Simulationstools werden die Synergien zwischen der Forschung zur Kraftstoffherstellung und Kraftstoffverbrennung genuzt.

In der Verfahrenstechnik finden Umwandlungs- und Trennprozesse in strukturierten Umfängen statt, die vorzugsweise im stationären Zustand betrieben werden, wobei Fluiddispersionen an reaktiven und trennenden Oberflächen vorbeiziehen mit der Herausforderung, Diffusionswiderstände zu überwinden. Die Verbrennung in Motoren hingegen erfolgt bei variablem Volumen, Druck und Temperatur mit überlagerter Flüssigkeitseinspritzung, Tropfenbildung, Verdampfung, Zündung und hochexothermen chemischen Reaktionen.

Die Entwicklung des notwendigen Grundlagenwissens für die Auslegung und den Betrieb dieser reaktiven Strömungssysteme ist das Hauptziel von CA-2 mit Schwerpunkt auf „neuartigen, intensivierten Trennverfahren für eine nachhaltige Kraftstoffproduktion" (CA-2-1 Adaptive Multiphase Reactors) und „neuartigen, hocheffizienten und sauberen Antriebssystemen" (CA-2-2 Clean Combustion Systems).