Stellentyp Masterarbeit Titel Wasserstoff

Stellentyp
Masterarbeit
Titel
Wasserstoff-Abstraktion unter extremen Druckbedingungen
Forschungsschwerpunkt
Model-Based Fuel Design
Unser Profil
Der Lehrstuhl für Technische Thermodynamik (LTT) der RWTH Aachen beschäftigt sich mit dem
„thermodynamischen Aufzug“: vom Molekül bis zum Prozess. Die “Model-Based Fuel Design” Gruppe
unter Leitung von Prof.Dr.rer.nat. Kai Leonhard betreibt molekulare Thermodynamik, um unter
anderem die Verbrennungskinetik konventioneller und neuartiger Kraftstoffe vorherzusagen. Dazu
werden molekulardynamische Simulationen sowie quantenmechanische Rechnungen durchgeführt.
Die Ergebnisse dieser Untersuchungen helfen dabei Verbrennungsmotoren zu optimieren und neue
Verbrennungskonzepte weiterzuentwickeln.
Ihr Profil
– Maschinenbau, CES, Chemie, Physik
– Interesse an computergestützter Arbeit
– Interesse an fundamentaler Forschung im Bereich der Verbrennungschemie
Ihre Aufgaben
Von chemischer Seite wird motorische Verbrennung in den meisten Fällen durch eine sogenannte
Wasserstoff-Abstraktion gestartet, bei welcher ein Wasserstoff-Atom vom Kraftstoffmolekül abstrahiert
wird. Es wird in der Regel angenommen, dass die Edukte dieser Reaktion im thermischen
Gleichgewicht mit der Umgebung sind. Diese Annahme basiert auf der großen Zahl an nicht-reaktiven
Kollisionen zwischen zwei chemischen Kollisionen (bei denen es tatsächlich zur Reaktion kommt).
Durch diese nicht-reaktiven Kollisionen wird jede mögliche chemische Anregung der Edukte
deaktiviert und die Reaktion basiert immer auf der selben Energie-Verteilung der Edukte. Diese
Vorstellung versagt allerdings wenn die Anzahl der nicht-reaktiven Kollisionen zu klein wird, also bei
sehr niedrigen Drücken. Außerdem werden bei dieser Vorstellung Realgas-Effekte vollständig
vernachlässigt, welche bei hohen Drücken relevant sind.
In diesem Projekt sollen Sie den Einfluss extremer Druckbedingungen auf die
Geschwindigkeitskonstanten von Wasserstoff-Abstraktionsreaktionen untersuchen. Extrem niedrige
oder extrem hohe Drücke treten zum einen in der oberen Atmosphäre (<10 -5 bar) und bei einigen
verfahrenstechnischen Prozessen auf (>1000 bar). Dazu soll zunächst ein molekulardynamisches
Kraftfeld mittels genauer quantenmechanischer Berechnungen trainiert werden. Dieses hoch
spezialisierte Kraftfeld soll gegen experimentelle Reinstoff-Dichten und Reaktionsraten validiert
werden. Anschließend soll die Wasserstoff-Abstraktion unter verschiedenen Dichte-Bedingungen
simuliert werden. Dabei sollen vor allem auch extrem niedrige und extrem hohe Drücke abgedeckt
werden. Auf Basis dieser Simulationen soll der Student zum fundamentalen Verständnis des
Einflusses extremer Druckbedingungen auf Wasserstoff-Abstraktionen beitragen. Abschließend soll
die Arbeit dokumentiert werden.
Unser Angebot
– Liefern Sie einen essentiellen Beitrag zur Wissenschaft und eröffnen Sie eine neue
Betrachtungsweise
– Tragen Sie einen Teil zu einer wissenschaftlichen Publikation bei
Ansprechpartner
Malte Döntgen ([email protected], 0241 80-99139)
Beginn
ab sofort
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