Automatisierte Vorhersage der Pyrolyse Chemischer Bindungen

• Antragsteller: Dr.-Ing. Malte Döntgen
• Fachliche Zuordnung: Energieverfahrenstechnik
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 467725635

Hohe Temperaturen begünstigen pyrolytische Reaktionen, zu welchen vornehmlich die Spaltung chemischer Bindungen von gasförmigen, flüssigen oder festen Substanzen gehören. Diese Art der Reaktionen lässt sich sowohl bei natürlichen als auch technischen Prozessen beobachten, wobei die Wichtigkeit nur anhand der entsprechenden Reaktionsgeschwindigkeiten quantifiziert werden kann. Im beantragten Projekt soll ein automatisierter Prozess zur Vorhersage der Pyrolyse chemischer Bindungen entwickelt werden. So kann die Stabilität von chemischen Substanzen bei verschiedenen Bedingungen getestet werden: Temperatur- und Druckabhängige Reaktionsgeschwindigkeiten werden mittels mikroskopischer Bilanzierung aller Bindungsbrüche durch Master Equation Simulationen bestimmt. Dabei werden die Bindungsbrüche durch die entsprechenden Profile der Bindungsenergie beschrieben, welche wiederum mittels Multireferenz ab initio Rechnungen bestimmt werden. Eine zentrale Herausforderung ist die zuverlässige Bestimmung der chemisch-relevanten Molekülorbitale. Die Vorhersagen werden anhand experimentell bestimmter Reaktionsgeschwindigkeiten validiert werden. Diese Reaktionsgeschwindigkeiten werden mittels Modellierung von Konzentrationsprofilen bestimmt werden, welche in Stoßrohr Experimenten gemessen werden. Dazu soll ein innovatives Infrarot Laser Absorptions-Messsystem verwendet werden, um so eine hohe zeitliche Auflösung der Konzentrationsprofile verschiedener Spezies zu erreichen. Mit dieser Arbeit wird ein Meilenstein in der Automatisierung der Vorhersage kompletter chemischer Reaktionsmodelle für komplexe Chemie Vorgänge erreicht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen