Versuchsstand zur Testung des Alterungsprozesses

Alterungsprozess

Das Treffen einer präzisen Aussage über Alterungsvorgänge trägt zu einem effizienten Betrieb technischer Katalysatoren bei, da hierdurch Betrieben neue Möglichkeiten gegeben werden, vorausschauend in den katalysierten Prozess einzugreifen. Betriebe können der Katalysatoralterung entweder durch geeignete Maßnahmen (z.B. durch Änderungen an der Temperatur) entgegenwirken oder den Austausch von deaktiviertem Katalysatormaterial so planen, dass Anlagenstillstände minimiert werden.

Ein typischer Alterungsprozess technischer Katalysatoren ist die thermische Deaktivierung (Sinterung). Für die Oxidation von Methanemissionen von Schiffsmotoren, einem technisch relevanten, heterogen katalysierten Prozess, soll der Alterungsvorgang des vom Fraunhofer UMSICHT entwickelten Katalysators, experimentell erfasst werden. In dem hier betrachteten Katalysator bedeutet der Alterungsprozess, dass dieser über seine Laufzeit immer weniger in der Lage ist, Methan in CO₂ umzusetzen. Prozessexpert*innen haben die Möglichkeit, den Katalysator von Zeit zu Zeit zu reaktivieren, indem sie die Temperatur erhöhen, allerdings verkürzt sich hierdurch auch seine Lebenszeit. Ab einem bestimmten Zeitpunkt ist eine Reaktivierung nicht mehr möglich und der Katalysator muss ausgetauscht werden.

Versuchsstand

Zur Simulation von Alterungsvorgängen und somit zur Erzeugung von Messdaten für das ML-Modell, wurden auf einen Versuchsstand am Fraunhofer UMSICHT zurückgegriffen. Anhand des Versuchsstands können die Umsetzung von Methan (CH₄) in CO₂ molekülgenau gemessen sowie Aktivierungsvorgänge durchgeführt werden. Es ist möglich eine Vielzahl an Messgrößen zu erfassen, wobei sich die Größen Methan, Kohlendioxid, Wasser sowie die Ofentemperatur als relevanteste Größen herausgestellt haben.

Die Anlage besteht aus drei Komponenten:

• Gaszufuhr
• Ofeneinheit
• Analytik