Chemielabor

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Peter Gerhards

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  Chemielabor RWTH Aachen | VKA

Die Chemie spielt für die Entwicklung von Verbrennungsmotoren, insbesondere von Maßnahmen zur chemischen Reinigung des Abgases
eine maßgebliche Rolle. So ist für detaillierte Untersuchungen von Abgasnachbehandlungsmaßnahmen eine teils aufwendige Analytik notwendig.

Das Chemielabor am Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen ist entsprechend auf die chemische Analytik rund um den Verbrennungsmotor spezialisiert. Schwerpunkte sind unter anderem die Charakterisierung gasförmiger Emissionen und der Partikelemission, Betriebsstoff- und Komponentenanalytik sowie die Entwicklung von Messtechniken für spezielle Analysen am Verbrennungsmotor.

Eine wesentliche Aussage über den motorischen Verbrennungsprozess liefern die gasförmigen Emissionen. Zu diesem Zweck können beispielsweise Aldehyde, differenzierte Kohlenwasserstoffe sowie Methan quantitativ bestimmt werden. Aber auch die Messung von toxischen Einzelsubstanzen, wie Nitro-PAH oder PAH,1,3-Butadien ist möglich.

Die motorisch emittierte Partikelemission kann durch chemische Extraktionsverfahren und thermogravimetrischer Analyse in ihre Bestandteile, wie die flüchtigen Anteile sowie die teil- beziehungsweise unverbrannten Öl- und Kraftstofffraktionen zerlegt werden.

Zur Bewertung der Partikelgrößenverteilung werden am VKA, je nach Anforderung, verschiedene Verfahren eingesetzt. Mit dem Scanning Mobility Particle Sizer (SMPS) oder dem Berner Impaktor können sowohl die Partikelanzahl, als auch die Partikelmasse als Funktion der Partikelgröße bestimmt werden.

Eine weitere Untersuchung hinsichtlich Morphologie und Struktur von Partikeln kann zusätzlich mit verschiedenen elektronenmikroskopischen Verfahren dargestellt werden.

Je nach Abgasnachbehandlungskonzept wirken in Katalysatoren unterschiedliche chemische Mechanismen. Das Labor verfügt über modernste Untersuchungsmethoden, die eine Charakterisierung der verschiedenen Katalysatorsysteme ermöglicht. Als besonderes Beispiel hierzu seien die online Detektion von schwefelhaltigen Komponenten bei der Entschwefelung von NOx-Speicherkatalysatoren oder die Bestimmung von stickstoffhaltigen Verbindungen beim SCR-Verfahren genannt.

Zu den unverzichtbaren Analysen gehört die Untersuchung der Eigenschaften von Betriebsstoffen. Schmieröle und Kraftstoffe werden auf ihre chemischen und physikalischen Eigenschaften untersucht. So ist die Verdünnung des Öls durch Kraftstoff ein wichtiger Parameter für den motorischen Betrieb, da eine ausreichende Schmierung bei zu hohen Verdünnungsraten nicht mehr gewährleistet ist. Das kann zu Triebwerkschäden führen.