Verringerung der Abgasemissionen aus der Verbrennung durch die Verwendung von angeregten Radikalen

Die Ansprüche der Verbraucher und die durch Emissionen hervorgerufenen gesundheitlichen Beeinträchtigungen führen weiterhin zu einer Verschärfung der tolerierbaren Normen für Verbrennungssysteme (Automotoren, Gasturbinen, Haushaltsheizkessel, industrielle Kessel…). Die heutzutage angewandten Methoden, basierend auf einer besseren Regelung des Betriebspunktes im Kessel oder auf einer nachfolgenden katalytischen Reinigung, sind effizient, stoßen aber immer mehr an ihre Grenzen. Unter den Alternativen ist die Verwendung von elektronisch oder vibrationell angeregten Spezies während der Verbrennung, um das Betriebsverhalten zu ändern und die direkten Emissionen zu mindern oder in einer zweiten Stufe, um Schmutzstoffe zu zersetzen und unschädlich zu machen, noch sehr wenig untersucht. Die Projektpartner haben bereits einige Vorarbeiten zu verwandten Themen geleistet. Diese Untersuchungen sollen nun anhand einer Initialfinanzierung auf systematische Art weiter- und näher an die Anwendungsreife herangeführt werden. Das beantragte Forschungsprojekt besteht aus mehreren experimentellen und numerischen Unterbereichen, die nacheinander von ein und dem selben, gemeinsam betreuten Doktoranden in Orléans (Frankreich, Région Centre) und anschließend in Magdeburg durchgeführt werden. Ziel des Projektes ist es, die Einsatzfähigkeit von angeregten Radikalen (hier basierend auf O2) in der Verbrennung zum Zwecke der Emmissionsverminderung nachzuweisen und die entsprechenden Mechanismen aufzuklären. Dies soll an Hand experimenteller und theoretisch-numerischer Untersuchungen an Modellbrennern erfolgen. Diese umfassen spektroskopische Untersuchungen der Flamme und der Verbrennungsprodukte, Untersuchungen des Stabilisierungsverhaltens der Flammen, numerische Berechnung und Validierung der durch die angeregten Radikale veränderten Reaktionsmechanismen und den Vergleich der experimentellen und numerischen Ergebnisse.

Reduction of pollutant emissions in combustion systems using excited radicals

Either using directly excited species during the combustion process or after combustion in a post-processing step, it is possible to reduce drastically the emission levels of some pollutants. Aim of this project is to understand the basic process underlying pollutant reduction and to develop numerical tools to predict the behaviour observed experimentally.