H2MIXPROP – Eigenschaften wasserstoffhaltiger Gemische

Im Zuge der Energiewende kommt reinem Wasserstoff bzw. wasserstoffhaltigen Gemischen in einer Vielzahl von Technologien eine Schlüsselrolle zu. Beispiele sind die Einspeisung von Wasserstoff in das Erdgasnetz, Verbrennungsprozesse in Gasturbinen, Verbrennungsmotoren oder Feuerungen mit wasserstoffhaltigen Gemischen als Brennstoff oder Strömungsmaschinen, in denen wasserstoffhaltige Gemische als Arbeitsmedien gefördert werden (z. B. Kompressoren in Erdgaspipelines). Für die Auslegung und den Betrieb der energiewandelnden Maschinen und Anlagen ist die genaue Kenntnis der Eigenschaften dieser Gemische erforderlich.

In diesem Projekt werden thermophysikalische Eigenschaften (Virialkoeffizienten, Viskosität, Wärmeleitfähigkeit und Diffusionskoeffizienten) von binären wasserstoffhaltigen Gasgemischen auf der Basis von quantenchemischen ab initio-Berechnungen vorhergesagt. Zur Validierung der berechneten Daten werden für ausgewählte Gemische experimentelle Untersuchungen, vor allem der Dichte und Viskosität, mit vorhandenen und neu aufzubauenden Apparaturen, die für den Betrieb mit Wasserstoff ertüchtigt werden müssen, durchgeführt. Zur einfachen Anwendbarkeit in der Praxis werden die gewonnenen Daten durch Korrelationsgleichungen dargestellt.

Über die bereitgestellten Daten für Anwender hinaus wird das Projekt wertvolle wissenschaftliche Erkenntnisse über die Möglichkeiten liefern, aufwändige, teure und unter Umständen sogar gefährliche Experimente (z. B. mit Wasserstoff-Sauerstoff-Gemischen, sog. Knallgas) künftig vermehrt durch Computersimulationen zu ersetzen. Gerade bei den für Verbrennungsprozesse relevanten sehr hohen Temperaturen sind Experimente nahezu unmöglich und Computersimulationen daher die einzige Quelle für thermophysikalische Eigenschaften bei diesen Bedingungen.


Projektlaufzeit: 01.01.2021 bis 31.12.2024


Projektleitung

Prof. Dr.-Ing. Karsten Meier
Helmut-Schmidt-Universität |
Universität der Bundeswehr Hamburg
Fakultät für Maschinenbau
Institut für Thermodynamik
Tel.: +49 40 6541-2735
E-Mail: karsten.meier@hsu-hh.de
www.hsu-hh.de/thermodynamik