Transportoptimierte Reaktionen in Single-File Netzwerken

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Die Effektivitätssteigerung von chemischen Reaktionen auf der Grundlage des "Molecular Traffic Control"-Effekts, d.h. des Zuweisens unterschiedlicher Diffusionswege innerhalb des Katalysators für die Reaktand- und Produktmoleküle, ist bis heute ein sehr kontrovers diskutiertes Problem der Verfahrenstechnik. Es konnte mit Hilfe dynamischer Monte-Carlo- Simulationen erstmalig nachgewiesen werden, dass im Prinzip eine höhere Ausbeute von Produktmolekülen infolge dieses Effektes möglich ist [1, 2], was hier durch analytische Behandlungen gestützt werden soll. In direktem Zusammenhang damit steht auch die Überlegung, inwieweit in Single-File-Systemen Blockadeeffekte genutzt werden können, um den Austritt von Molekülen verschiedener Spezies zu steuern, damit diese Moleküle gezielt weiteren katalytischen Reaktionen unterworfen werden können. Dies ist z.B. in der KfZ-Technik von Bedeutung, weil in der Aufwärmphase von Katalysatoren nicht alle Abgasstoffe vernichtet werden können. Deshalb wurde eineZwischenspeicherung dieser Schadstoffe in Single- File-Systemen bis zur ausreichenden Erwärmung des Katalysators vorgeschlagen [3]. Dieses Phänomen wurde bisher nur numerisch untersucht und soll auch hier zum besseren theoretischen Verständnis analytisch behandelt werden. [1] P. Bräuer, J. Kärger, N. Neugebauer: Europhys. Lett. 53 (2001) 8 14 [2] P. Bräuer, A. Brzank, J. Kärger: J. Phys. Chem., (2002), akzeptiert. [3] K. F. Czaplewski, T. L. Reitz, Y. J. Kim, R. Q. Snurr: Micropor. Mesopor. Mater. 41 (2002) 55 64.