Das Projekt "Koordinationsfonds" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Fachrichtung Chemie und Lebensmittelchemie, Professur für Anorganische Chemie 2 durchgeführt. Das Schwerpunktprogramm 1708 bündelt und koordiniert die Forschungsaktivitäten zur wissenschaftlichen und technologischen Entwicklung von Niedertemperatursynthesen anorganischer Materialien in Ionischen Flüssigkeiten (ILs). Das Schwerpunktprogramm hat drei Hauptziele: (A) Etablierung IL-basierter ressourceneffizienter Synthesen für bekannte Funktionsmaterialien. (B) Entdeckung neuer, möglicherweise unorthodoxer Materialien, die erst durch die besonderen, milden Synthesebedingungen in ILs zugänglich werden. (C) Verstehen der Prinzipien der Auflösung, Reaktion und Kristallisation von anorganischen Feststoffen in ILs. Das Koordinatorprojekt stellt die zentrale Plattform für Zusammenarbeit im SPP bereit. Dies umfasst die Organisation und Durchführung von Workshops und Arbeitstreffen, die Förderung von Nachwuchswissenschaftlern, die Betreuung von Mercator Fellows, Öffentlichkeitsarbeit und Gleichstellungsmaßnahmen.
Das Projekt "Teilprojekt A03: Experimentelle Bestimmung von Reaktionskinetiken zur Freisetzung von Chlor- und Schwefelverbindungen und zur Umwandlung der Spezies in der Gasphase" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Fachgebiet Energiesysteme und Energietechnik (EST) durchgeführt. In Teilprojekt A3 werden Modelle zur Beschreibung der Chlor- und Schwefelchemie bei der Oxyfuel-Verbrennung entwickelt, mit denen die Bildung Cl- und S-haltiger Minoritätenspezies vorhergesagt werden kann, um so die Rückwirkung von Cl- und S-haltigen Spezies auf die Verbrennung zu berücksichtigen. Experimentellen Untersuchungen hierzu erfolgen in einem Flugstromreaktor sowie mittels thermogravimetrischer Analyse. Eine extraktive Messtechnik mit Massenspektrometer für hochreaktive S- und Cl-Spezies wird entwickelt und erprobt.
Das Projekt "Teilprojekt A02: Experimentelle Untersuchung der Kinetik von Pyrolyse und Koksabbrand in einem Plug-Flow-Reactor mit Fokus auf die Zünd- und frühe Koksabbrandphase" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Institut für Energietechnik, Lehrstuhl für Energieanlagen und Energieprozesstechnik (LEAT) durchgeführt. In einem Plug-Flow-Reactor soll mit hoher zeitlicher Auflösung untersucht werden, wie der Einfluss der veränderten Spezieskonzentrationen in Oxyfuel-Atmosphären die Pyrolyse und den Koksabbrand beeinflussen. Dazu wird neben Feststoffprobenahme, Gasanalysetechniken und Teeranalysen auch ein optisches Verfahren eingesetzt, um die Koksabbrandphase zu untersuchen. Die Versuche dazu werden unter hohen Temperaturen und Aufheizraten durchgeführt, wie sie typisch sind für die Zünd- und Flammenzone in Oxyfuel-Kohlenstaubbrennkammern. Quantitatives Ziel ist die Ermittlung von Pyrolysefreisetzungs- und Koksabbrandraten. Basierende auf diesen Ergebnissen können Globalkinetiken für Pyrolyse und Koksabbrand zur Integration in CFD Codes formuliert werden.
Das Projekt "Synthese von halogenierten Materialien mit neuen reaktiven halogenierenden ionischen Flüssigkeiten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Freie Universität Berlin, Institut für Chemie und Biochemie, Aufgabenbereich Anorganische Chemie durchgeführt. Im Rahmen dieses Projektes sollen neue halogenreiche, reaktive ionische Flüssigkeiten dargestellt und charakterisiert werden und für die Synthese von neuen halogenierten Materialien eingesetzt werden. Die halogenierenden Reagenzien bestehen aus Polyhalogen-Anionen der allgemeinen Zusammensetzung (F(XF)n)- (mit X = Cl, Br, I und n = 1-4). Mit geeigneten Kationen stellen diese Interhalogen-Salze für sich bereits ionische Flüssigkeiten dar. Sie können aber auch gelöst in ionischen Flüssigkeiten verwendet werden. Aufgrund der hohen Löslichkeit von Gasen und der schwachen Wechselwirkungen mit gelösten Substanzen eignen sich ionische Flüssigkeiten besonders für die Synthese und den Einsatz der Polyhalogen-Monoanionen. Des Weiteren können ionische Flüssigkeiten bei Wahl geeigneter Kationen und Anionen auch sehr starken Oxidationsmitteln wie Cl2, ClF oder elementarem Fluor widerstehen. Die vorgeschlagenen Polyhalogen-Monoanionen sollen mit nackten Fluorid-Ionen und Interhalogen-Verbindungen XF in geeigneten ionischen Flüssigkeiten dargestellt werden. Ebenso soll deren Darstellung über die Reaktion von Polyhalogenid-Salzen ((Kat)+(X(X2)n)-, X = Cl, Br, I und n = 1-4) mit F2/N2-Gemischen untersucht werden. Diese Interhalogenid-Salze gelöst in ionischen Flüssigkeiten sollten sehr vielseitige Halogenierungsreagenzien darstellen. Sie sind sicherer und leichter zu handhaben als die gasförmigen starken Oxidationsmittel ClF oder F2. Aufgrund ihrer hohen Wärmekapazität sind sie besonders zur Kontrolle von üblicherweise sehr exothermen Halogenierungsreaktionen geeignet. In der Synthese neuer Materialien sollen diese reaktiven ionischen Flüssigkeiten vornehmlich eingesetzt werden in: i) 1,1- und 1,2- Additionen, ii) Halogenaustausch-Reaktionen und iii) CN-zu CF3-Transformationen. Insbesondere sollen effiziente Syntheserouten zu den als schwachkoordinierende Anionen sehr vielseitig einsetzbaren perhalogenierten closo-Borat- und closo-Carborat-Anionen wie (B12X12)2-, (CB11X12)- (X = F, Cl, Br, I) sowie zu den entsprechenden trifluormethylierten Derivaten entwickelt werden.
Das Projekt "Teilprojekt C04: Modellierung der Strahlungseigenschaften von Partikeln in Kohlestaubflammen bei der Oxyfuel-Verbrennung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Lehrstuhl für Wärme- und Stoffübertragung durchgeführt. Ausgehend von der physikalischen Beschreibung als Mie/Lorentz-Streuung soll für die bei der Verbrennung auftretenden Partikel eine Modellierung erarbeitet werden, die eine einerseits genaue und andererseits effiziente Wiedergabe der Streuungseigenschaften ermöglicht. Dabei soll die verwendete numerische Methode zur Berechnung des Wärmestrahlungstransports berücksichtigt und die Modellierung daran angepasst werden. Für die zweite Förderperiode soll ein experimenteller Aufbau zur Überprüfung der Strahlungsmodellierung von Partikelwolken konzipiert werden. Weiterhin soll die Veränderung der Strahlungseigenschaften der Partikel während der Verbrennung modelliert werden.
Das Projekt "Teilprojekt C05: Messung des Emissionsgrades von Brennstoffpartikeln in Oxyfuel-Atmosphäre" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Institut für Energietechnik, Lehrstuhl für Energieanlagen und Energieprozesstechnik (LEAT) durchgeführt. Es werden die spektralen Emissionsgrade (bis 5 Mikro m) brennender Kokspartikel in Oxyfuel-Atmosphären bestimmt. Dazu wird ein neuartiges Spektrometer aufgebaut. Die Messungen werden in einem laminaren Flugstromreaktor durchgeführt, in dem Kohlepartikel unter typischen Oxyfuel-Feuerraumbedingungen abbrennen. Mittels des Spektrometers wird der Emissionsgrad einzelner Kohlenstaubpartikel 'in-flight' gemessen. Hierzu sind kurze Belichtungszeiten erforderlich, die zu geringen Signalstärken führen. Dabei werden Einflussgrößen wie Kohletyp, abnehmende Kohlenstoffkonzentration mit fortschreitendem Ausbrand sowie der Einfluss der Oxyfuel-Reaktionsatmosphäre auf die Kohlepartikeloberfläche und daraus resultierenden Änderungen des Emissionsgrads untersucht.
Das Projekt "Teilprojekt A01: Experimentelle Untersuchung der Kinetik von Pyrolyse und Koksabbrand in einem Well-Stirred-Reactor unter Flammen- und Ausbrandbedingungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Lehrstuhl für Wärme- und Stoffübertragung durchgeführt. In einem Well-Stirred-Reaktor wird die Kinetik in Oxyfuel-Atmosphäre, d.h. die Freisetzung von Masse und Energie aus einem Brennstoffpartikel, experimentell und theoretisch untersucht. Aufbauend auf Referenzbedingungen (Luftatmosphäre, reiner Kohlenstoff als Brennstoff) werden in Experimenten Pyrolyse und Koksabbrand getrennt untersucht und die Konzentrationen der gasförmigen Reaktionsprodukte mittels eines FTIR-Spektrometers gemessen. Basierend hierauf sollen existierende Kinetikmodelle für die Pyrolyse und den Koksabbrand auf ihre Eignung in Oxyfuel-Atmosphäre geprüft und bei Bedarf neu formuliert werden. Die Ergebnisse werden mit Teilprojekt A2 abgeglichen.
Das Projekt "Teilprojekt A05: Kinetische Untersuchungen zum Einfluss der katalytischen Eigenschaften mineralischer Bestandteile von Kohleasche auf die Oxyfuel-Verbrennung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Fakultät für Chemie, Lehrstuhl für Technische Chemie (LTC) durchgeführt. In Teilprojekt A5 soll geklärt werden, ob die mineralischen Bestandteile, wie Na, K, Mg, Ca, Al oder Fe, der Kohle katalytisch aktiv sind und somit Einfluss auf den Oxyfuel-Verbrennungsprozess nehmen. Neben dem Verbrennungsprozess in O2 werden die beschleunigte Einstellung des Boudouard-Gleichgewichts und die Kohlevergasung mit H2O berücksichtigt, die durch Volumenvergrößerung erheblichen Einfluss auf das Strömungsfeld in Flammen nehmen können. Es sollen reale Kohlen aber insbesondere auch synthetische Modellkohlenstoffe untersucht werden, was eine schrittweise Steigerung der Komplexität der untersuchten Systeme erlaubt.
Das Projekt "Teilprojekt C02: Instationäre Modellierung und Simulation von Oxyfuel-Feuerräumen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Fachgebiet Energie- und Kraftwerkstechnik (EKT) durchgeführt. Modelle und Methoden, die aus den Teilprojekten des SFB/Transregio entwickelt werden, sollen in einem Gesamtmodell zusammengeführt werden, das in diesem Teilprojekt ausgelegt wird. Basierend auf einer fein aufgelösten Referenz-LES wird die Eignung der instationären Simulationsmodelle für die Vorhersage von Oxyfuel-Feuerräumen zunächst untersucht und bewertet. Ein Verbrennungsmodell, das auf dem feld-basiert transportierten 'filtered density function'-Verfahren beruht und für Oxyfuel-Bedingungen angepasst wird, soll bereitgestellt werden. Alle Modelle werden in den CFD Code FASTEST3D integriert und mit Hilfe der experimentellen Daten aus dem SFB/Transregio validiert.
Das Projekt "Molekulares Design von und Röntgenspektroskopie an Nanocluster-Katalysatoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Paderborn, Department Chemie, Fachgebiet Anorganische und Analytische Chemie (AC) durchgeführt. Die aeroben Bedingungen auf der Erde haben die Akkumulation oxidierter Materie begünstigt, während reduzierte Verbindungen wertvolle Energieträger darstellen. Die Verknappung energiereicher Ressourcen macht die reduktive Umwandlung verfügbarer oxidierter Rohstoffe zu einer der größten Herausforderungen. Dieses Projekt kombiniert die Verwendung des häufigsten Übergangsmetalls, Eisen, als Katalysator in anspruchsvollen reduktiven Prozessen mit moderner Materialcharakterisierung am Synchrotron. Die Erkenntnisse dieses Kooperationsprojekts haben weitreichende Auswirkungen auf moderne Synthese- und Katalyseverfahren, die Material- und Energieforschung sowie den Einsatz von Röntgenmethoden zur Aufklärung heterogener Katalysatoren. Unser Ansatz basiert auf dem hohen Reduktionsvermögen und der Nachhaltigkeit von Eisen- gegenüber konventionellen Edelmetall-Katalysatoren. Der Einsatz aktiver, niedervalenter Eisen-Katalysatoren in reduktiven Prozessen sowie deren mechanistisches Verständnis erfordert jedoch eine kontrollierte Darstellung und effektive Stabilisierung von reduzierten Eisen-Spezies. Der Schwerpunkt unserer Arbeiten widmet sich daher der Natur der Wechselwirkungen von Eisen(0)-Nanoclustern und Nanopartikeln mit Oberflächen-aktiven Liganden und Lösemittelsystemen, die die stereoelektronische Modulation, das Partikelwachstums und die Oberflächenbeschaffenheit signifikant beeinflussen können. Wir untersuchen diverse bottom-up-Ansätze der Herstellung von Eisen(0)-Katalysatoren ausgehend von homogenen Präkursoren in flüssiger Phase unter milden Bedingungen. Katalytische Tests erfolgen in wichtigen Reaktionen zur Darstellung feinchemischer und technischer Synthesebausteine (Reduktionen, Hydrierungen, Isomerisierungen, Defunktionalisierungen etc.). Detaillierte spektroskopische Studien mit harter Röntgenstrahlung haben die Aufklärung der Zusammenhänge von Katalysatorsynthese, Katalyseaktivität und Nanopartikelstruktur (inkl. Größe, Oberflächenkoordination, Oxidationsstufe) zum Ziel und werden ebenso dynamische Effekte während der Nanopartikel-Synthese und -Katalyse mittels in-operando-Techniken adressieren. Dieses interdisziplinäre Forschungsvorhaben beschäftigt sich mit der chemischen Synthese, Katalyse und Charakterisierung von Eisen(0)-Partikeln, hat aber darüber hinaus direkten Bezug zu nachhaltigen Produktionsmethoden, Materialsynthesen und Energieumwandlungsprozessen.
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| Bund | 37 |
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| Förderprogramm | 37 |
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| offen | 37 |
| Language | Count |
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| Deutsch | 37 |
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| Keine | 23 |
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