Simultan-thermische Analyseeinheit mit FTIR- und MS-Kopplung
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Gerätekombination (Simultan-thermische Analyse mit gekoppeltem Fourier-transformierten Infrarot-Spektrometer – STA/FTIR) wurde für die Untersuchung des Verhaltens von Stoffen verwendet, die unter Wärmeexposition zersetzt werden. Hierzu zählten biogene und fossile Brennstoffe, Holzwerkstoffe und Kunststoffe, vor allem solche für Kabelisolationen. Weiterhin wurden Gemische aus oxidationsfähigen und nicht mit Sauerstoff reagierenden Feststoffen in verschiedenen Zusammensetzungen untersucht. Solche Gemische treten z.B. in Abfalldeponien auf und haben immer wieder zu ausgedehnten und schwer beherrschbaren Bränden geführt. Die Versuche zeigten, dass Gemische mit etwa gleichen Anteilen an inerten und oxidierbaren Stoffen mehr Wärme freisetzen als der oxidierbare Stoff allein. Die Ursache liegt vermutlich in der besseren Annäherung an das Äquivalenzverhältnis von eins. Bei den beschriebenen Versuchen wurden die gasförmigen Reaktionsprodukte simultan mit FTIR analysiert. Im Zusammenhang mit einer am Institut vorhandenen Elementaranalyse zur Charakterisierung der elementaren Zusammensetzung von festen Stoffen (CHNS) konnte auf diese Weise der Stoffumsatz in einer summarischen Reaktionsgleichung für Edukte mit unbekannter Strukturformel (Naturprodukte, Kohlen) dargestellt werden. Dies wurde vor allem für biogene Brennstoffe und verschiedene Kohlearten untersucht. Durch Einbeziehung weiterer thermischer Analyseverfahren (SEDEX, isoperibole und adiabatische Warmlagerung), in denen größere Probenmengen möglich sind, konnte ein Vergleich der in der STA gewonnenen formalkinetischen Reaktionsparameter von Zersetzungs- und Oxidationsreaktionen angestellt werden. Dieser zeigte, dass für Proben, die sich weitgehend homogen zerkleinern lassen, gute Übereinstimmung in den formalkinetischen Parametern erreichen ließ. Damit eignen sich die STA-Daten gut für Simulationsrechnungen zu „Runaway Reactions“ in porösen Feststoffen und Feststoffgemischen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Emerging risk of autoignition and fire in underground coal storage. In: Journal of risk research. - London [u.a.] : Taylor & Francis, insges. 12 S., 2012
Sipilä, Juha; Auerkari, Pertti; Heikkilä, Anna- Maria; Krause, Ulrich
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Determination of measurement uncertainties in adiabatic hot-storage experiments for reactive dusts. In: Chemical engineering & technology. - Weinheim : Wiley-VCH Verl.-Ges, 2013
Schmidt, M.; Wanke, Christoph; Krause, Ulrich
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Examination of the influence of inert materials an the spontaneous ignition and burnout of porous solid materials. In: Fire and explosion hazards. - Univ. of Maryland, 2013
Binkau, Benjamin; Wanke, Christoph; Krause, Ulrich
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Influence of inert materials on the self-ignition of flammable dusts. In: Journal of loss prevention in the process industries. - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, 2014
Binkau, Benjamin; Wanke, Christoph; Krause, Ulrich
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Quantifying the combustion behaviour of polymers by the combustion efficiency with regard to the weighting of fire loads. In: Sborník vědeckých prací Vysoké Školy Báňské - Technické Univerzity Ostrava / Řada bezpečnostního inženýrství. - Warsaw [u.a.] : De Gruyter, Versita, Bd. 9.2014, 1, S. 10-15
Hahn, Sarah-Katharina; Rost, Michael; Krause, Ulrich
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Experimental investigations of the combustion efficiency for fire load calculations. In: Materials testing : Materialprüfung ; materials and components, technology and application. - München : Hanser, Bd. 57.2015, 10, S. 843-849
Kusche, Christian; Knaust, Christian; Hahn, Sarah-Katharina; Krause, Ulrich
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The influence of inert materials on the selfignition temperature and maximum reaction temperature of bulk materials. In: Proceedings of the 11th International Symposium of Hazards, Prevention, and Mitigation of Industrial Explosions : 11th ISHPMIE Dalian, China 24-29 July 2016. - Dalian : Dalian University of Tehcnology
Wanke, Christoph; Binkau, Benjamin; Zinke, Ronald; Krause, Ulrich
