Stofftransport in Schwammpackungen anhand der katalytischen CO-Oxidation

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Die Anwendung fester Schwämme als Katalysatorträger, sowie die Stofftransporteigenschaften durchströmter Schwämme sind bislang nur vereinzelt untersucht worden. Das Ziel dieses Vorhabens ist es, die Stoffübertragung zwischen fluider Phase und der Oberfläche fester Schwämme zu untersuchen und quantitative Beziehungen zu den Eigenschaften der Schwammpackung (geometrische Merkmale, Druckverlust) zu erzielen. Die Stoffübergangskoeffizienten in der fluiden Phase werden anhand reaktionskinetischer Versuche messtechnisch erfasst. Dafür wird die Oxidation von Kohlenmonoxid an mit Pt/Sn02 beschichteten Schwammpackungen im stoffübergangskontrollierten Bereich durchgeführt. Somit wird die effektive Geschwindigkeit der chemischen Umsetzung allein durch die fluidseitige Stoffübertragung bestimmt. Zur Messung der Geschwindigkeiten wird eine Kreislaufapparatur verwendet. Es werden Schwämme unterschiedlicher Zusammensetzung, Porengröße und Porosität eingesetzt. Parallel dazu sollen nach der gleichen Methode Schüttungen aus beschichteten Partikeln (Kugel, Hohlzylinder) und Wabenkörper, von denen die Transporteigenschaften bereits bekannt sind, untersucht werden. Bei den Schwammpackungen werden Korrelationen dimensionsloser Zahlen, wie z.B. Sh = f(Sc, Re), als Ausdruck für die Abhängigkeit der Stofftransportkoeffizienten von der Schwammeigenschaften und der Dynamik der Fluidphase gesucht. In Zusammenarbeit mit dem Teilprojekt 1 (Martin/Schabel) soll weiterhin die Anwendbarkeit der Lévêque-Analogie zwischen dem Stoffübergang und dem Reibungsdruckverlust überprüft werden und gegebenenfalls eine Methode zur Berechnung der Stoffübertragungskoeffizienten auf der Basis von Druckverlustmessungen bearbeitet werden. Anschließend sollen die Stoffübertragungseigenschaften und die Strömungswiderstände unterschiedlicher Packungstypen (feste Schwämme, Wabenkörper, Schüttungen) vergleichend beurteilt werden.