Jakob Seils

Jakob Seils

Otto-von-Taube-Gymnasium

 

Titel der Forschungsarbeit: Optische Untersuchung der Rußneigung unterschiedlicher OME-Diesel-Blends mittels Zweifarbpyrometrie

Fakultät: Fakultät für Maschinenwesen

Lehrstuhl: Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen

Betreuung: Alexander Gelner

Abstract der Forschungsarbeit

Aufgrund fortschreitender Bemühungen, Klimaveränderungen und Luftverschmutzung zu reduzieren, richtet sich der Blick der Forschung zunehmend auf neue Möglichkeiten, die durch die Gesetzgebung veranschlagten Ziele der Emissionsreduktion zu erreichen. Gleichzeitig erzwingt die Endlichkeit fossiler Kraftstoffe eine Suche nach regenerativen, idealerweise CO2-neutralen Energieträgern. Da Flüssigkraftstoffe eine hohe Energiedichte aufweisen, ist die Innovation auf dem Gebiet der synthetisch herstellbaren Verbrennungskraftstoffe zukunftsträchtig. Beispielsweise besteht die Möglichkeit, aus CO2-Abfällen und regenerativ hergestelltem Wasserstoff Flüssigkraftstoffe, insbesondere die alternativen Dieselkraftstoffe Oxymethylenether (OME), zu synthetisieren. OME zeigen bei Untersuchungen der Verbrennung geringste Partikelemissionen. Da OME bisher nicht in industriellem Maßstab hergestellt werden, liegt der Ansatz der Forschungsarbeit in der Untersuchung der Abhängigkeit der Rußemissionen von Mischungen von OME mit fossilem Dieselkraftstoff. Die optische Untersuchung dieser Forschungsarbeit mittels Zweifarbpyrometrie in einer Wasserstoffflamme zeigt eine mit zunehmendem OME-Anteil abnehmende Rußemission. Ab einem Diesel-Anteil von 5 vol.-% ist bereits ein signifikanter Anstieg des Rußausstoßes erkennbar. Im Gegenzug ist eine signifikante Abnahme der Rußemissionen erst ab ca. 20 vol.-% OME sichtbar.

Ongoing efforts to reduce climate changes and air pollution have led science to investigate new possibilities to reach the goals of emission reduction issued by legislation. At the same time, as fossil fuels are finite, the search for sustainable, ideally CO2 neutral energy carriers is mandatory. Due to the high energy density of liquid fuels, innovation in the field of synthetically producible fuels becomes more important as time passes. For example, it is possible to synthesize liquid fuels, particularly oxymethylene ethers (OME) as an alternative for diesel, from CO2 waste and renewably produced hydrogen. OME show ultra-low particle emissions during their combustion. Since OME are not yet produced on an industrial scale, mixing OME into physically similar fossil fuels like diesel is a reasonable approach to reducing emissions of diesel combustion engines. For this reason, this research project conducts
experiments measuring soot emissions in dependence of the OME diesel mixing ratio in the blend using two-color pyrometry on a hydrogen flame. As a result, this study shows an increase in soot emission with increasing OME/diesel ratios. Starting at 5 vol.-% diesel in the blend, a significant increase in soot emission is noticeable. In return, the significant reduction of soot emission can only be seen at OME percentages higher than 20 vol.-%