Dr.-Ing. Fabian Hagen

Studierende des Chemieingenieurwesens/Verfahrenstechnik (o.ä.) mit Freude an experimenteller Arbeit. Kenntnisse in optischer Messtechnik und/oder Aerosolmesstechnik können den Einstieg in die Arbeit erleichtern, sind aber nicht zwingend erforderlich.

Ort: CS

Motivation:

Eisenpartikeln und ihre Oxide können in einem Kreislauf als kohlenstofffreier chemischer Energieträger zur Speicherung regenerativ erzeugten Stroms genutzt werden. Erneuerbarer Strom wird zur Reduktion von Eisenoxid verwendet (Einspeicherung). Örtlich und zeitlich davon getrennt werden mikrometergroße Eisenpartikeln unter Energiefreisetzung zur Stromerzeugung oxidiert (Ausspeicherung). Aus der Literatur ist bekannt, dass sich bei der Hochtemperaturoxidation von mikrometergroßen Eisenpartikelwolken unter bestimmten Randbedingungen Nanoteilchen bilden können. Die Bildung dieser oxidischen Nanopartikel ist ungewollt und sollte vermieden werden, da sie die Masse der reduzierbaren, mikrometergroßen Eisenoxidpartikel, die im Kreislauf geführt werden sollen, stetig verringert.

Aufgabenstellung:

Diese Abschlussarbeit widmet sich dem Aspekt der Nanopartikelbildung in Metallstaubflammen, wobei deren Bildungszonen in Abhängigkeit von den verbrennungstechnischen Randbedingungen visualisiert werden sollen. Die Bestimmung der räumlich aufgelösten Nanopartikelkonzentrationen erfolgt mit planarer laserinduzierter Inkandeszenz (PLII). Dabei wird ein intensiver Laserpuls von den Nanoteilchen absorbiert und die resultierende Festkörperstrahlung, die proportional zur Volumenkonzentration der Nanopartikeln ist, detektiert. In einem ersten Schritt ist die Detektionseinheit bestehend aus einer intensivierten Kamera und einem geeigneten Bandpassfilter sowie die Laserlichtschnittoptik aufzubauen und der Anregungslaserpuls mit der Detektionseinheit zu synchronisieren. Die Funktionstüchtigkeit des PLII-Systems ist durch Messung von Nanopartikeln in einem generischen Validierungsexperiment zu demonstrieren, das ebenfalls konzipiert und aufgebaut werden soll. Den Abschluss der Arbeit bildet die Bestimmung der zweidimensionalen Nanopartikelkonzentrationsfelder in einer Eisenstaubflamme in Abhängigkeit variierender Randbedingungen.

Aufgabensteller:

Prof. Dr.-Ing. Dimosthenis Trimis