In Forschungsfeld 1 wird die Reduktion des Eisenoxides und damit die Einspeicherung erneuerbar erzeugter elektrischer Energie erforscht. Für die Reduktion werden zwei unterschiedliche Ansätze verfolgt: die elektrochemische und die thermochemische Reduktion.

Bild: Clean Circles

Elektrochemische Reduktion

Die elektrochemische Reduktion von in ionischer Flüssigkeit gelösten Eisenoxiden wird bezüglich der Reaktionskinetik und Thermodynamik in Halbzellen untersucht. Die Phasenübergänge beim Lösen des Eisens und beim reduktiven Abscheiden werden in Vollzellen und einem Taylor-Couette-Prüfstand erforscht. Auf Grundlage der gewonnenen Erkenntnisse werden technische Reaktorkonzepte entwickelt.

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Thermochemische Reduktion

Die Sequenz der Untersuchungen thermischer Reduktionsprozesse erstreckt sich von der heterogenen Reaktionskinetik über Strömungsreaktoren, bei denen chemische Reaktionen mit physikalischen Transportprozessen koppeln, bis zu Wirbelschichten.

Meilensteine

  • Prozessbedingungen und Parameterbereiche eingrenzen
  • Grobe kinetische und thermodynamische Datenbasis aus Parameterstudien erstellen
  • Detailliertere kinetische und thermodynamische Datenbasis aus Parameterstudien erstellen
  • Gekoppelte Transport- und thermochemische Reduktionsprozesse analysieren
  • Schließen aller Schritte entlang der Prozesskette für die thermochemische und elektrochemische Reduktion

Koordination des Forschungsfelds

  Name Kontakt
Prof. Dr. Ulrike Kramm
+49 6151 16-20356
Prof. Dr. Olaf Deutschmann
+49 721 608-43064

Projekte in Forschungfeld 1

Reaktive In-situ-Röntgenbeugung

Untersuchung des Reduktions- und Oxidationsverhaltens von Eisenoxiden und Eisen durch reaktive In-situ-Röntgenbeugung (B. Albert)

Experimentelle Untersuchung von Partikelwolken

Experimentelle Untersuchung von Eisen- und Eisenoxid-Partikelwolken während thermochemischer Oxidation und Reduktion (B. Böhm)

Kinetisches Modell

Entwicklung eines kinetischen Modells basierend auf experimentellen Untersuchungen der thermochemischen Reduktion/Oxidation von Eisenoxid/Eisen (O. Deutschmann)

Wirbelschicht

Thermochemische Reduktion/Oxidation in Wirbelschichten (B. Epple)

Lösung und Elektrochemie

Lösung und Elektrochemie von Eisenoxiden in ionischen Flüssigkeiten und stark eutektischen Lösungsmitteln (B. Etzold)

Laserinduzierte Plasmaspektroskopie (LIBS)

Berührungslose, zeitaufgelöste Messverfahren von Mikropartikeln auf Eisenbasis, die einer thermo-chemischen Reduktion oder Oxidation unterzogen werden (D. Geyer)

Lösung und Bewegungsdynamik

Auflösung und Bewegungsdynamik von metallischen Mikropartikeln in ionischen Scherströmungen (J. Hussong)

Mössbauer-Spektroskopie

Einfluss von Oxidations- und Reduktionsbedingungen auf Eisensignaturen, verfolgt durch Mössbauer-Spektroskopie (U. Kramm)

Struktur-Eigenschafts-Beziehungen (Röntgenstreumethoden)

Struktur-Eigenschafts-Beziehungen von Eisenpartikeln und ihren Oxiden (H. Nirschl)

Kinetisches Modell (CFD-Simulationen)

Entwicklung eines kinetischen Modells für die thermo-chemische Reduktion/Oxidation von Eisenpartikeln und Untersuchungen der Staubfeuerung in CFD-Simulationen (U. Riedel)

Detailliertes Einzelpartikelmodell

Modellierung der Reaktions-Transport-Kopplung für einzelne, eisenbasierte Mikropartikel bei thermo-chemischer Reduktion/Oxidation (A. Scholtissek)