In-Situ-Reaktionsmesstechnik

Katalyse ist in den letzten Jahren in den Fokus der Aufmerksamkeit gerückt nicht nur für die Verringerung des Schadstoffausstoßes von Kraftfahrzeugen, wie z.B. der Stickoxide, sondern auch für die Synthese von Kraftstoffen, Grundchemikalien und Wasserstoff aus Rohstoffen wie Erdgas oder Biomasse. Im Bereich der heterogenen Katalyse untersuchen wir das Verhalten verschiedener katalytischer Systeme, vor allem monolithischer Wabenkörper, in der Hochtemperaturkatalyse. Anhand der Untersuchungen können wir vorhandene Reaktionsmechanismen überprüfen und verbessern, sowie neue entwickeln. Des Weiteren können die erworbenen Erkenntnisse für die Entwicklung von Katalysatoren und Reaktoren und die Optimierung von Betriebsbedingungen als wichtige Anhaltspunkte dienen. In unserer Gruppe wird eine Kombination aus in-situ und ex-situ Messtechniken angewendet. Ex-situ Messungen unter Verwendung von FT-Infrarotspektroskopie, Massenspektrometrie und eines paramagnetischen Sauerstoffdetektors werden für erste Testläufe und für die Untersuchung komplexer Prozesse, wie der katalytischen Partialoxidation (CPOX, Catalytic Partial Oxidation) von logistischen Kraftstoffen, z.B. Kerosin, Benzin, eingesetzt. Für tiefergehende Untersuchungen sind zwei verschiedene in-situ Techniken in unserer Gruppe vorhanden. Zum einen verwenden wir die in-situ Probentechnik SpaciPro (Spacial Profiles), bei der wir mithilfe einer Kapillare Gasproben entnehmen und die Gasphasen- sowie die Oberflächentemperatur messen. Hierbei wird die Kapillare in einen ausgewählten Kanal des katalytischen Monolithen eingeführt. Mit dieser Technik können axiale Konzentrations- und Temperaturprofile detektiert werden. Untersuchte Systeme waren z.B. die katalytische Partialoxidation von Ethanol und Methan auf Rh/Al₂O₃. Zum anderen betreiben wir das Labor für „CATalysis at High Temperature Laser Environment” (CATHLEN), in dem wir nicht-invasive In-situ Messungen mithilfe von laserinduzierter Fluoreszenz (LIF) sowie Raman-Spektroskopie durchführen, um 2-dimensionale Konzentrationsprofile in einer katalytischen Durchflusszelle zu erhalten. Diese Technik wurde u. a. für die Oxidation von NO auf Pt/Al₂O₃ angewendet.

Wir arbeiten eng mit der Chemischen Technik (Prof. Deutschmann) am Institut für Technische Chemie und Polymerchemie zusammen.