Systematische Brennstoffuntersuchungen mittels quasi-simultaner CRD- und LIF-Spektroskopie

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Die Verbrennung fossiler Brennstoffe deckt den weltweiten Primärenergieverbrauch und stellt somit eine essentielle Voraussetzung für das Funktionieren und die Entwicklung unserer modernen Gesellschaft dar. Begrenzte Rohstoffe und Schadstoffentwicklungen erfordern ein besseres Verständnis der vielschichtigen Prozesse nach ökologischen und ökonomischen Gesichtspunkten.
In diesem Rahmen wird ein neuer experimenteller Aufbau für quasi-simultane Absorptions- und Fluoreszenzmessungen für den Einsatz in der Flammendiagnostik vorgestellt, um durch systematische Untersuchungen ein vertieftes Verständnis der komplexen Verbrennungsprozesse zu erhalten. Im Mittelpunkt der laserdiagnostischen Verfahren stehen die hochsensitive Cavity Ring-down-Spektroskopie (CRDS) und die laserinduzierte Fluoreszenz-Spektroskopie (LIF) mit einer überlegenen Ortsauflösung. Der präsentierte Aufbau ermöglicht effiziente und systematische Messungen und besticht in der Nutzung der Vorteile beider komplementären Techniken.
Neben den apparativen Arbeiten bildet die systematische Detektion von Minoritätenspezies den zweiten Schwerpunkt der Arbeit. Der Fokus liegt insbesondere auf der ortsaufgelösten Quantifizierung reaktionskontrollierender Intermediate und der Temperaturbestimmung in vier verschiedenen Brennstoffen. Die gewählten Brennstoffe decken verschiedene Bereiche der modernen Verbrennungsforschung ab, die vom alternativen ’’Biokraftstoff’’ Ethanol über mechanistische Betrachtungen anhand des Methans bis hin zur Untersuchung der Rußbildungsprozesse reichen. Die Datenbasis der insgesamt 16 charakterisierten Flammen wird für umfangreiche Trenduntersuchungen und Simulationsvergleiche genutzt.
Mit der vorliegenden Arbeit wird ein wesentlicher Beitrag zum Verständnis der Flammenchemie geliefert und zugleich werden zusätzlich wichtige Impulse im Bereich der Verbrennungsdiagnostik präsentiert.