Im Abgas von wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen verbleibt jeweils ein Rest Wasserstoff, der nicht reagiert hat. Dies kann zu Gefährdungen führen, zum Beispiel Explosionsgefahr in geschlossenen Räumen wie Garagen. Heute werden in wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen in der Regel keine Systeme eingesetzt, die diese Rest-Gasgehalte abbauen. Ziel ist es daher, einen neuartigen, hocheffizienten und kleinen Katalysator zu entwickeln, der für den Einsatz in wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen geeignet ist und die Restmengen an Wasserstoff im Abgas flammfrei verbrennen kann. Dadurch sollen eine hohe Umsatzeffizienz größer 99 Prozent der H2-Konzentration, geringe Arbeitstemperaturen (auch im Betrieb unter 500 Grad Celsius) und durch geringen Edelmetallbedarf eine günstige Kostenstruktur erreicht werden.
Dieses Vorhaben ist Teil des Verbundprojekts COOREFLEX-turbo (Turbomaschinen - Schlüsseltechnologien für flexible Kraftwerke und eine erfolgreiche Energiewende). Im Mittelpunkt des Projekts steht die Integration einer Flüssigbrennstoffstufe in das verbesserte, brennstoffflexible FLOX® Verbrennungssystem. DLR VT wird mit Siemens zusammenarbeiten und das Verbrennungssystem im Labormaßstab charakterisieren. Die Brennstoffdüsen sollen die Zweibrennstofffähigkeit eines FLOX® basierten Brenners für Öl/Wasseremulsion ermöglichen und für Brennkammersysteme maximaler Effizienz einsetzbar sein. Auch mit dem Backup-Brennstoffinjektor sollen niedrige Schadstoffemissionen erzielt werden. Durch die damit erzielte Maximierung der Versorgungssicherheit der Gasturbinen der nächsten Generation wird ein weiteres, essentielles Kriterium durch diese neuartige Technologie erfüllt. Zur Analyse unterschiedlicher Varianten der Flüssigbrennstoffeindüsung sollen Hochdruckexperimente durchgeführt werden Das Vorhaben stellt sich drei konkrete Arbeitsziele: Ein neuer Versuchsträgers im Labormaßstab für generische 1-Düsenanordnungen für den Hochdruckprüfstand HBK-S des DLR Instituts VT wird an die Flüssiginjektortechnologie angepasst (er steht aus einem anderen Vorhaben zur Verfügung). Mit seiner Hilfe werden die neuen Eindüsungskonzepte in den Tests untersucht und charakterisiert. Durch die Anwendung von laserdiagnostischen Messmethoden werden umfangreiche und detaillierte Validierungsdatensätze gewonnen.
Vorhabenziel: Phosphor ist ein essentieller Nährstoff für Pflanzen, Tiere und Menschen, der in absehbarer Zeit nicht mehr aus Lagerstätten zur Verfügung steht. Es ist deshalb wichtig, Phosphor aus diesen organischen Resten für die Ernährung von Pflanzen wieder verfügbar zu machen. Das Pyrolysieren der Reststoffe bietet vielfältige Vorteile, z.B. die energetische Auskopplung des Pyrolysegases, die Hygienisierung der Siedlungsabfälle, die Bodenverbesserung durch die landbauliche Verwertung des Pyrolysekokses und die Sequestrierung von Kohlenstoff für den Klimaschutz. An der FH Bingen wurde der FLOX®-Brenner für die Pyrolyse von Klärschlamm und organischen Reststoffen entwickelt. Die organischen Reststoffe werden in dem FLOX®-Reaktor zu Koks umgewandelt. Der in den Ausgangsstoffen enthaltene Phosphor wird beim Pyrolysieren leider in schwer lösliche Verbindungen umgewandelt. Das haben die Vorarbeiten des Antragstellers gezeigt. Ziel ist es, die Reaktionsbedingungen mit dem FLOX®-Brenner so zu modifizieren, dass zum einen die Schwermetalle aus dem Pyrolysekoks extrahiert werden und zum anderen der in dem Produkt enthaltene Phosphor besser pflanzenverfügbar wird. Arbeitsplanung: Um das P-Recycling zu erreichen, wird während der Pyrolyse von Klärschlamm und anderen Substraten MgCl2 zudosiert und die Prozesstemperatur des FLOX®-Brenners erhöht. Der erzeugte Pyrolysekoks wird auf seine Tauglichkeit zur Verbesserung der Bodenfruchtbarkeit getestet, um die Reaktionsbedingungen für diesen Zweck zu optimieren.