Kombination von ab initio-Berechnungen mit kinetischen Simulationen von Oberflächenreaktionen im Hinblick auf die Weiterentwicklung von Autoabgas-Katalysatoren

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Zukünftige Schadstoffemissions-Obergrenzen für Automobil-Abgase (z.B. Euro-V) fordern, dass der Schadstoffausstoß drastisch reduziert wird. Um die bestehenden Autoabgas-Katalysatoren so weit zu optimieren, dass diese Grenzen eingehalten werden, müssen chemische sowie physikalische Prozesse im Katalysator - im speziellen Oberflächen-Reaktionsmechanismen - genau verstanden werden. Möglichkeiten, diese Prozesse zu analysieren, sind experimentelle und theoretische Untersuchungen von Metalloberflächen sowie Umsatzmessungen und Simulationen von reaktiven Strömungen in Katalysatorsystemen. Während eines Aufenthaltes an der Universität Cambridge sollen ab initio-Berechnungen von elementaren Oberflächenreaktionen und deren kinetische Parameter zur Entwicklung von detaillierten Stickoxidreduktions- sowie Stickstoffbildungs-Mechanismen angefertigt werden. Diese Reaktionsmechanismen und deren kinetische Parameter sollen wiederum die Grundlage von mikrokinetischen Simulationen bilden, welche durch den Vergleich mit experimentell bestimmten Umsatzkurven verifiziert und nach Bedarf verbessert werden. Werden diese Simulationen mit Strömungssimulationen in Katalysatoren gekoppelt, können Umsätze berechnet und mit Messungen validiert werden.