Konrad Koschnick, M.Eng.

Doktorand

Kooperative Promotion der Hochschule Darmstadt und
der Technischen Universität Darmstadt 

+49.6151.16-38809
konrad.koschnick@h-da.de

 

 

Forschungsthema

 

Diagnose heterogen-katalytischer Gasphasenreaktionen mittels eines Depolarisations-Raman-Spektrometers (DPRS)

Heterogen-katalytische Prozesse spielen bei der Synthese von 90% aller Grundlagenchemikalien eine entscheidende Rolle. In den letzten Jahren haben Hochtemperatur-Reaktionen, die direktere und energetisch effizientere Synthesepfade erlauben, wie zum Beispiel die Catalytic Partial Oxidation (CPO) von Methan zu Synthesegas oder das Oxidative Coupling of Methane (OCM) zur Gewinnung von Ethylen, eine zunehmende Aufmerksamkeit erfahren. Beide Prozesse befinden sich noch im Forschungs-Stadium und werden nicht kommerziell eingesetzt, weshalb die technische Weiterentwicklung von Katalysatoren mit ausreichender Selektivität und hoher Prozessstabilität von großer Wichtigkeit ist. Um das allgemeine Verständnis und die Modelle numerischer Simulationen zu verbessern, werden experimentelle Daten benötigt, die neben der heterogenen Reaktion an der Oberfläche des Katalysators auch die Gasphasenreaktionen, welche aufgrund der hohen Temperaturen im Bereich von bis zu 1300 K und kurzen Kontaktzeiten auftreten, abbilden. Für die Diagnose dieser Gasphasenreaktionen eignet sich insbesondere die spontane Raman-Spektroskopie, die es erlaubt, den vollständigen thermo-chemischen Zustand (alle Hauptspezies-Konzentrationen und die lokale Temperatur) simultan, in-situ und nicht intrusiv zu messen. Allerdings stellen die extremen Prozessbedingungen für die spektroskopische Messtechnik eine Herausforderung dar, wie etwa die breitbandige Wärmestrahlung, emittiert von den Wänden des Strömungskanals, welche die eigentliche Raman-Streuung spektral überlagert.

Um diese Limitierung zu überwinden, wird ein neuartiges Depolarisations-Raman-Spektrometer (DPRS) entwickelt, welches es trotz der Überlagerung durch breitbandige Hintergrundstrahlung erlauben soll, räumlich aufgelöste Konzentrations- und Temperaturprofile bis in die Grenzschicht an der Katalysatoroberfläche aufzunehmen. Für die Diskriminierung der spontanen Raman-Streuung gegenüber dem breitbandigen Strahlungshintergrund der glühenden Katalysatorwände wird ein Depolarisationsansatz erstmals in einem einzigen Spektrometer integriert.