Entwicklung einer Methodik zur Bestimmung von Reaktionspfaden und -raten komplexer Verbrennungsreaktionsnetzwerke

• Antragsteller: Professor Dr. Kai Leonhard
• Fachliche Zuordnung: Energieverfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 322657802

In vielen energie- und verfahrenstechnischen Anwendungen werden chemische Reaktionsmechanismen benötigt, um Prozesse und Geräte auszulegen. Oft gibt es so viele Spezies und Reaktionen, dass nicht alle Elementarreaktionsraten aus experimentell ermittelbaren Daten bestimmt werden können. Daher wurden die experimentellen Untersuchungen in den letzten Jahren durch ab initio-Rechnungen ergänzt. Solche Rechnungen erfordern jedoch chemische Intuition sowie viel Arbeits- und Rechenzeit. Dennoch leidet ihre Genauigkeit oft unter den Näherungen, die immer noch in den Modellen benutzt werden müssen. Wir schlagen daher in diesem Antrag vor, molekulardynamische Simulationen mit einem reaktiven Kraftfeld durchzuführen, um automatisch Reaktionspfade und Übergangszustände zu bestimmen. Letztere werden in einem zu automatisierenden Verfahren durch quantenmechanische Rechnungen verbessert und dann zur Berechnung von Reaktionsraten herangezogen. Im Rahmen dieses Ansatzes sind gleichzeitig einige in den derzeitigen Modellen übliche Annahmen Überflüssig. Daher erwarten wir, eine Methodik zu entwickeln, mit der Mechanismen und Raten schneller und genauer als derzeit bestimmt werden können. Die Methodik soll als Softwarewerkzeug zur Verfügung gestellt werden und benutzt werden, um die Zündeigenschaften und die Schadstofffreisetzung neuartiger Biokraftstoffe zu untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen