Untersuchung der Rußbildung konventioneller und alternative Brennstoffe

Ruß entsteht bei der Verbrennung unter sauerstoffarmen Bedingungen. In der Verbrennungsforschung zählt die Rußbildung zu den komplexesten Prozessen, die sowohl homogene als auch heterogene chemische Reaktionen umfasst und darüber hinaus eng mit dem lokalen Strömungsfeld und dem Umgebungsdruck gekoppelt ist. Insbesondere die chemische Struktur spielt bei der Bildung von Ruß eine wesentliche Rolle, da diese die Bildung von Rußvorläufern maßgeblich beeinflusst.

Ruß gilt als Ursache für Lungen- und Herzkreislauferkrankungen ist und trägt zur Erderwärmung bei. Daher werden zunehmend striktere gesetzliche Grenzwerte für Rußemissionen eingeführt. Um diese Grenzwerte einzuhalten und zukünftige Verbrennungssysteme effizient zu gestalten, wird zunehmend auf prädiktive Simulationstools gesetzt. Die in den Simulationen eingsetzten Modelle müssen daher in der Lage sein, die komplexen Rußbildungsprozesse korrekt wiederzugeben. Für die Enwicklung, Validierung und Optimierung dieser Modelle sind experimentelle Daten über Rußvorläufer und Rußkenngrößen von zentraler Bedeutung.

Erste Ergebnisse aus Untersuchungen der Rußbildung von konventionellen Brennstoffen zeigen bereits die Notwendigkeit zur Weiterentwicklung der numerischen Modelle. Dabei bieten die reaktionskinetischen Mechanismen noch erhebliches Entwicklungspotential hinsichtlich der Vorhersage zur Entstehung von Rußvorläufern [2]. Zukünftig wird ein besonderer Schwerpunkt der Untersuchungen auf der Rußbildung alternativer Brennstoffe liegen, deren Rußbildung sich aufgrund ihrer molekularen Struktur deutlich von der konventioneller Kraftstoffe unterscheidet.