Einfluss von Fluiddynamik und Membranoberflächenstruktur auf Auslegung und Betrieb von Membranreaktoren

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Ziel des Projektes sind die Untersuchung des Einflusses der fluidseitigen Transportprozesse an glatten und strukturierten katalytisch beschichteten Membranen und deren gezielte Beeinflussung zur Prozessverbesserung. Dabei soll der Weg einer detaillierten numerischen Simulation unter Einsatz moderner CFD-Methoden beschritten werden. Ausgehend von der realen Kinetik der betrachteten Reaktionen ist eine genaue Beschreibung der Transportprozesse unerlässlich und Voraussetzung für die Übertragung der Ergebnisse in den technischen Maßstab. Hierzu sind die Entwicklung komplexer heterogener Modelle sowie spezieller Diskretisierungs- und Lösungskonzepte erforderlich. Die entwickelten Simulationsprogramme sollen projektübergreifend Untersuchungen zum Einfluss der fluidseitigen Transportprozesse und präzise Aussagen über die in 1D-Transportmodellen benötigten Übergangskoeffizienten ermöglichen. Die Simulationsrechnungen zielen insgesamt auf ein besseres Verständnis der Teilprozesse, auf die Bewertung des Einflusses relevanter Betriebs- und Geometrieparameter insbesondere auch bezüglich der Wärmeabfuhr und damit letztlich auf eine effektive Prozessgestaltung. Mit den simulationsbasierten Untersuchungen zur Oberflächenstrukturierung und zur Prozessführung in Mikrokanälen werden dabei neue Wege zum Entwurf von katalytisch beschichteten Membranreaktoren beschritten.