Struktur-Eigenschafts-Beziehungen von Eisenpartikeln und ihren Oxiden

Das Hauptziel dieses Projekts ist die Bestimmung der maßgeschneiderten Eigenschaften von Eisenpartikeln während der Oxidation und Reduktion. Es ist beabsichtigt, die Auswirkungen von Oxidation und Reduktion auf die Partikelgröße in Abhängigkeit von der Partikelgrößenverteilung, dem Agglomerationsgrad, der inneren und äußeren Porenstruktur usw. zu untersuchen. Außerdem ist geplant, den Restoxidgehalt nach der Reduktion und das Resteisen nach der Oxidation zu ermitteln.

Mit Hilfe von Röntgenstreumethoden (SAXS/WAXS/ASXAS…) sollen nanoskalige (Poren, Oxidschichten, fraktale Dimensionen) und kristalline (Eisen- und Oxidspitzen) Strukturen identifiziert werden. Für höhere Röntgenenergien wird die Synchrotronstrahlung zur Bestimmung der intrinsischen Kinetik am KARA (KIT, Campus Nord, Institute for Photon Science and Synchrotron Radiation) genutzt.

Die vorgeschlagenen Techniken werden es ermöglichen, die Partikeleigenschaften für den Reduktions- und Oxidationsprozess zu charakterisieren, was dazu beitragen wird, in Zusammenarbeit mit anderen Gruppen des Konsortiums maßgeschneiderte Partikelstrukturen zu identifizieren. Um mehr Informationen über den Prozess der Reduktion und Oxidation im Reaktorsystem zu erhalten, ist die Entwicklung eines für Röntgenstrahlen zugänglichen Reaktorkonzepts geplant. Die Ergebnisse sollen u.a. für Simulationsumgebung genutzt werden.

Wissenschaftliche Fragestellungen:

  • Ist es möglich, maßgeschneiderte Partikeleigenschaften für optimierte Prozessbedingungen für den Reduktions-/Oxidationszyklus zu bestimmen?
  • Können diese Partikeleigenschaften auf einen Pilotanlagenprozess übertragen werden?
  • Ist es möglich, eine Struktur-Eigenschafts-Beziehung für einen hohen Grad an Energieeffizienz zu beschreiben?
  • Wird es uns gelingen, Validierungsdaten für die Simulation zu liefern, in die die erweiterten Eigenschaften einbezogen werden?

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