Kinetische Untersuchungen zur Pyrolyse oxygenierter Kohlenwasserstoffe
Stoßwellenexperimente und kinetische Modellierungen
Leonie Golka
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die Pyrolyse von Dimethoxymethan (DMM, OME-1), Oxymethylenether-2 (OME-2) und Oxymethylenether-3 (OME-3) sowie von Methylformiat reaktionskinetisch untersucht. Diese Stoffe werden gegenwärtig als potentielle alternative Kraftstoffe diskutiert. Es wurden Experimente hinter reflektierten Stoßwellen mit Wasserstoff-Atomresonanzabsorptionsspektroskopie und zeitaufgelöster Flugzeit-Massenspektrometrie als Detektionsmethoden durchgeführt. In Kombination mit kinetischen Modellierungen wurden die experimentellen Ergebnisse umfassend analysiert.
Es wurden Geschwindigkeitskonstanten für die initialen C-O-Bindungsbruchreaktionen von DMM und OME-2, für die initialen C-H-Bindungsbruchreaktionen von Methylformiat und für die Reaktion DMM + H auf Grundlage von experimentellen Ergebnissen bestimmt. Für OME-3 wurden anhand von Struktur-Reaktivitätsbeziehungen Abschätzungen für die initialen C-O-Bindungsbruchreaktionen getroffen. Die ermittelten Geschwindigkeitskonstanten wurden in Reaktionsmechanismen aus der Literatur implementiert. Anhand der experimentellen Ergebnisse konnten die modifizierten Reaktionsmechanismen jeweils validiert werden. Mithilfe dieser Mechanismen ist es möglich die experimentell ermittelten Konzentrations-Zeit-Profile adäquat zu reproduzieren.
Damit konnten die Untersuchungen der vorliegenden Arbeit einen Beitrag zum Verständnis der chemisch-kinetischen Prozesse bei der Pyrolyse von Oxymethylenethern (OME-n) verschiedener Kettenlänge sowie von Methylformiat leisten.
