Katalysekanal

Typ: Strömungsapparatur

Beschreibung: 
In enger Kooperation mit dem Fachgebiet „Reaktive Strömungen und Messtechnik“ (RSM) der TU Darmstadt wurde im Zuge des Sonderforschungsbereichs „SFB 1487: Iron, upgraded!“ ein optisch zugänglicher und elektrisch vorheizbarer Katalysekanal entwickelt. Das im ODEE, gemeinsam mit studentischen Arbeiten, erarbeitete Design ermöglicht es, verschiedene Messtechniken einzukoppeln und Messungen direkt im Reaktor mit niedrigsten Abständen zur Katalysatoroberfläche durchzuführen. Diese Messtechniken (siehe Ausstattung) sollen Aufschluss über das Strömungsfeld, Temperaturen auf der Oberfläche des Katalysators, aber auch Gaskonzentrationen und -temperaturen mit hoher räumlicher Auflösung bieten, ohne den Prozess selbst zu stören (nicht-intrusiv). Für eine hohe Vergleichbarkeit mit numerischen Modellen wird mit verschiedenen strömungsmanipulierenden Elementen eine möglichst definierte homogene Strömung erzeugt, während alle strömungsführenden Komponenten auf bis zu 650°C elektrisch vorgeheizt werden. Die Abbildung zeigt ein schematisches Bild der gesamten Apparatur. Links im Bild ist der Einlass und die Vorrichtung zur Homogenisierung der Strömung, mittig der Reaktor mit Detektionsfenstern und rechts der Diffusor und der Auslass dargestellt.

Charakteristiken:

  • Optische Zugänge für Lasereinkopplung (horizontal und vertikal aufgesetzt):
  • Laserinduzierte Floureszenz
  • Gas-Phasen Raman Spektroskopie 
  • Particle Image Velocimetry
  • Infrarot-Thermografie
  • Homogene Strömung über Katalysator-Pellet
  • Elektrische Vorheizung bis 650°C
  • Inerte Beschichtung aller strömungsführenden Komponenten
  • 3D-gedruckte Düse aus Inconel

Wissenschaftliche Arbeiten (Auswahl):

  • M. Berger, M. Dürr: Konzipierung des Aufbaus der Teststrecke einer mittels Raman-Spektroskopie überwachten Katalysatorzelle (2019), IFP
  • M. Kraushaar: Konstruktion und Erprobung einer Drei-Achs-Traversierung für einen laserdiagnostischen Versuchsstand (2019), Masterthesis
  • S. Geis: Konstruktion einer generischen Versuchsapparatur zur laserbasierten Messung von Gaskonzentrationen in Katalysatoren (2019), IFP
  • S. Geis: Entwicklung eines Hochtemperatur-Strömungskanals zur Untersuchung katalytischer Prozesse mittels optischer Diagnosemethoden (2021), Masterthesis
  • A. Shoihy, Thermomanagement eines optisch zugänglichen Katalysekanals für laserdiagnostische Messmethoden (2022), IFP
  • J. Faust: Konzeptionierung und Erprobung eines mehrstufigen Heizsystems zur elektrischen Vorwärmung eines katalytischen Strömungskanals (2022), IFP

Verantwortliche Person: Konrad Koschnick