Ab initio Verbrennungskinetik

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Kopp, Wassja

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Wassja Kopp

Model-Based Fuel Design

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+49 241 80 93492

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Die Kinetik von Verbrennungsvorgängen wird von vielen Zwischenprodukten und deren Elementarreaktionen bestimmt. Diese Reaktionen werden in CFD-Simulationen eingesetzt, um Verbrennungsmotoren sparsamer und sauberer zu machen. Um quantitative Aussagen treffen zu können, werden Stoffdaten für die beteiligten Spezies benötigt sowie die Geschwindigkeit der Elementarreaktionen. Oft werden diese Daten durch eine Korrelation mit Verbrennungsereignissen wie Selbstzündzeiten gewonnen.

Solche Stoffdaten sind auch mit physikalischen Methoden berechenbar, die in der Veranstaltung Combustion Chemistry vermittelt werden. Solche Berechnungen an potentiellen Biokraftstoffkomponenten sind Ziel dieses Projektes.

Die Methoden werden sowohl verbessert, um die relevanten Effekte genauer zu beschreiben, als auch auf Moleküle angewendet, die für den TMFB-Cluster potentielle Biokraftstoffe darstellen.
Das Vorgehen wird durch enge Zusammenarbeit mit Experimentatoren optimiert (siehe Projektpartner).

  Übergangszustand (TS) Butanon + Methyl Urheberrecht: LTT

Mit der Juniorprofessur für physikalisch-chemische Grundlagen der Verbrennung wurde ein neuer Mechanismus für das Zündverhalten von Butanol entwickelt, der erstmals NTC-ähnliches-Verhalten bei diesem Stoff voraussagt, welches in Experimenten am Stoßwellenlabor der RWTH gemessen wurde.

  Gehinderte Rotation eines TS Butanon+CH3 Urheberrecht: LTT

Für den potentiellen Otto-Biokraftstoff 2-Butanon wurden thermodynamische Daten berechnet, die in den Burke2015 Mechanismus aufgenommen wurden. Auf dem 36. International Symposium on Combustion im Jahr 2016 wurden berechnete Wasserstoffabstraktionsraten durch H und CH3 Radikale präsentiert. Auf dem Bild sieht man eine Reaktionsbarriere für Abstraktion an einer Methylgruppe sowie eine gehinderte Rotation des Übergangszustands. Die korrekte Berücksichtigung der gehinderten Rotationen (statt der Modellierung als Torsionsschwingung) hat großen Einfluss auf die Reaktionsrate.