Das Drittmittelprojekt „NH₃-Stat“ setzt sich mit der Verbrennung von Ammoniak/Diesel-Gemischen in stationären Dieselmotoren, welche unter anderem für die Energiegewinnung von großer Bedeutung sind, auseinander. Die Verbrennung fossiler Brennstoffe wie Diesel oder Benzin wirkt sich durch die Emission von Treibhausgasen wie CO₂ negativ auf die Umwelt und das Klima aus. Zusätzlich produzieren konventionelle Dieselmotoren erhebliche Mengen an Ruß und Stickoxiden (NO_x). Auch wenn die Ruß- und NO_x-Emission in den letzten Jahren durch die Entwicklung moderner Technologien reduziert werden konnte, so lässt sich die negative Auswirkung bei der Verbrennung von fossilen Brennstoffen nicht vollständig nivellieren. Aus diesem Grund widmet die Forschung sich in den letzten Jahren zunehmend dem Einsatz von kohlenstofffreien alternativen Kraftstoffen wie Ammoniak. Ammoniak ist von großem Interesse, da es viele Vorteile wie eine bereits ausgebaute Infrastruktur bezüglich Produktion und Transport, eine 30% größere volumetrische Energie verglichen mit H₂ mit sich bringt und leicht als Flüssigkeit gelagert werden kann. Nichtsdestotrotz bringt die Verbrennung von Ammoniak Herausforderungen mit sich. So besitzt es eine hohe Entzündungsenergie und -temperatur, eine geringe Flammengeschwindigkeit und eine niedrige adiabatische Flammentemperatur. Der untere Heizwert (H_u) von Ammoniak ist 60% kleiner als der von Diesel. Zusätzlich ist die Zusammensetzung des Abgases bezüglich Partikeln, polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAKs) und eventuell entstehenden N-haltigen PAKs (NPAKs) bei der gemeinsamen Verbrennung von Diesel und Ammoniak unbekannt. Diese sind aber von entscheidender Bedeutung, um die Auswirkungen auf die Gesundheit des Menschen und das Klima vollständig einschätzen zu können. Insgesamt beschäftigt sich das „NH₃-Stat“ Projekt mit kritischen Schadstoffemissionen, der Treibhausgaswirkung, der Gesundheitsgefährdung und Potenzialen zur Abgasnachbehandlung.

Ein Part des Projekts wird es sein, PAKs und NPAKs mittels REMPI-TOF-MS online am Prüfstand eines Einzylinder-, Viertakt-Dieselmotors zu analysieren, nachdem die Ionisierungsenergien in Vorversuchen an Reinstoffen bestimmt wurden. Außerdem wird die Partikelphase im Abgas des Motorprüfstands mit verschiedenen on- und offline Methoden wie GC-MS oder SMPS untersucht. Neben den Messungen am Prüfstand werden Gasphasenexperimente an einem Flachflammenbrenner (McKenna-Brenner) bei Unterdruck durchgeführt. Das Vakuum soll die räumliche Auflösung verbessern. McKenna-Brenner sind aufgrund ihrer Präzision häufig Standardequipment für die Untersuchung von Verbrennungsprozessen.

Projektpartner:           

• FVTR GmbH
• Photonion GmbH
• Universität Rostock
• Lehrstuhl für Analytische Chemie
• Lehrstuhl für Kolbenmaschinen und Verbrennungsmotoren

Universität Rostock
Institut für Chemie
Abteilung für analytische Chemie
Fabian Carl
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