Laserbasiertes spektroskopisches System für In-situ Diagnose von reaktiven Partikel-/Gasströmungen

• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik, Technische Thermodynamik und Thermische Energietechnik
• Förderung: Förderung in 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 527806316

Das beantragte "Laserbasierte spektroskopische System für In-situ Diagnose von reaktiven Partikel-/Gasströmungen" wird eine zeitaufgelöste, in-situ, physikalisch-chemische Charakterisierung von partikelbeladenen Strömungen sowie des umgebenden Gases in komplexen reaktiven Hochtemperatursystemen ermöglichen. Dank seiner großen Vielseitigkeit werden verschiedene spektroskopische Techniken angewandt, je nach den gewünschten Eigenschaften und dem reaktiven System. Die laserinduzierte Breakdown-Spektroskopie, die planare laserinduzierte Inkandeszenz und die planare laserinduzierte Fluoreszenz sind die wichtigsten Diagnoseverfahren, die der Hauptantragsteller mit diesem System verfolgt. Die Charakterisierung von Partikeln/Aerosolen in Strömungen, einschließlich der chemischen Zusammensetzung und physikalischen Eigenschaften (z.B. Partikelgröße, Konzentration und Morphologie), ist für viele industrielle Produktions- und Emissionsprozesse von großer Bedeutung. Die optische Diagnostik liefert eindeutige Vorteile für diese äußerst anspruchsvolle Charakterisierung, da sie die Möglichkeit bietet, mehrere physikalisch-chemische Eigenschaften gleichzeitig und auf nicht-intrusive Weise mit einer ausgezeichneten räumlichen und zeitlichen Auflösung sowie hoher Empfindlichkeit und Selektivität zu analysieren. Dies ist notwendig, um neue Erkenntnisse über (I) die Prozesse bei der Bildung von Partikeln/Aerosolen aus dem Precursorgas, (II) die Wechselwirkungen zwischen den Partikeln/Aerosolen und der Umgebung und (III) die Implementierung von Online-Regelungsansätzen zu gewinnen, um neuartige Design- und Optimierungsmethoden entwickeln zu können. In den laufenden und geplanten Forschungsprojekten der Antragsteller konzentriert sich die Hauptnutzung des beantragten Systems auf die physikalisch-chemische In-situ Charakterisierung von Partikeln/Aerosolen, die entweder in der Gasphase gebildet oder direkt in der Gasphase mitgeführt werden, vor allem im Rahmen der thermochemischen Umwandlung von Biomasse und Kunststoffen zur Herstellung von Materialien und Chemikalien. Ein derartiger experimenteller Ansatz, der die verschiedenen spektroskopischen Techniken für die Online- und In-situ Charakterisierung von Partikeln/Aerosolen sowie des umgebenden Gases in dem oben beschriebenen Bereich kombiniert, ist nach Kenntnis der Antragsteller der erste seiner Art. Das beantragte System umfasst einen Laser, der so konfiguriert ist, dass er mit hochenergetischen Pulsen sowohl im IR- als auch im sichtbaren und (tief)-UV-Bereich arbeiten kann, einen Detektor, der mit hoher spektraler Auflösung und Empfindlichkeit die gewünschten Informationen aus den reaktiven Systemen liefern kann, die Software und den Computer, die sowohl das System bedienen als auch die Daten verarbeiten können, sowie das notwendige Zubehör für die Laser- und Signalführung.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Laserbasiertes spektroskopisches System für In-situ Diagnose von reaktiven Partikel-/Gasströmungen
• Gerätegruppe: 5700 Festkörper-Laser
• Antragstellende Institution: Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
• Leiterin: Professorin Dr.-Ing. Alba Diéguez Alonso