Raman-Spektroskopie: Anwendungen unter hohem Druck

Raman-Spektroskopie: Anwendungen unter hohem Druck

Hintergrund:
Um Treibhausgasemissionen zu reduzieren und Energie einzusparen bedarf es der weiterführenden Optimierung von Prozessen im Bereich der Thermochemie - insbesondere von alternativen Kraftstoffen. Einen vielversprechenden Ansatz stellt dabei die Entwicklung von Verbrennungskraftmaschinen unter erhöhtem Druck dar. Um ein verbessertes Verständnis über den Einfluss erhöhter Drücke auf den Verbrennungsprozess zu erlangen und gleichzeitig Modelle numerischer Simulationen zu verbessern, werden experimentelle Daten benötigt. Einen bewährten Ansatz zur berührungslosen Untersuchung thermochemischer Prozesse stellt die kombinierte Raman/Rayleigh Lasermesstechnik dar. Hinsichtlich der Ramanspektroskopie und der Raman Spektren bei hohen Drücken besteht jedoch, sowohl aus experimenteller Sicht als auch hinsichtlich der Modellierung der Spektren, noch signifikanter Forschungsbedarf. Aus diesem Grund wurde der vorhandene Raman/Rayleigh Prüfstand des ODEE Labors um einen Aufbau zur Messung bei hohem Druck erweitert.

Ziel:
Unter Anwendung der Hochdruckzelle wird es ermöglicht, die Raman-Spektren der wichtigsten bei Verbrennung auftretenden Spezies bei hohem Druck hochaufgelöst aufzunehmen. Diese werden zur Validierung und Referenz von simulierten Spektren der di- und triatomaren Moleküle verwendet (N2, O2, CO, H2, CO2, H2O). Gleichzeitig muss die Simulation der Raman-Spektren um die Effekte höheren Drucks erweitert werden. Hierzu werden fortgeschrittene Modelle zur Verbreiterung, Verschiebung und Mischen spektraler Linien implementiert und anhand der empirischen Daten erprobt und weiterentwickelt. Zudem ist zur Temperaturbestimmung in reaktiven Strömungen ein spektraler Fit von Stickstoff und Sauerstoff zu entwickeln. Dieser kann bei relevanten Flammentemperaturen mit Kalibrationsbrennern wie dem Heat Flux Brenner verifiziert werden.

Prüfstand/Strömungskonfiguration: