Tieftemperatur Biegeschwinger

Im Rahmen einer Kooperation mit der Professur Technische Thermodynamik wurde an der Technischen Universität Chemnitz eine Machbarkeitsstudie für die Dichtemessung bei tiefen Temperaturen mittels Biegeschwinger durchgeführt. Der verwendete Biegeschwinger ist vom Hersteller für Temperaturen von (263 bis 473) K bei Drücken bis 140 MPa spezifiziert. Die durchgeführte Studie demonstriert die Funktionalität selbst bei Temperaturen von 100 K. Die Ergebnisse der Studie inklusive Kalibrierungs- und Validierungsmessungen sind kürzlich im International Journal of Thermophysics veröffentlicht worden.

Mit dem Ared Cezairliyan Best Paper Award 2024 ausgezeichnet

Ein gemeinsam mit Wissenschaftlern des National Institute of Standards and Technology (NIST, USA) verfasster Artikel wird in diesem Jahr mit dem Best Paper Award des renommierten International Journal of Thermophysics ausgezeichnet. Die Auszeichnung unterstreicht die Anerkennung, die die Stoffdaten Community dieser langjährigen Zusammenarbeit entgegen bringt, und natürlich auch die Bedeutung dieser Zusammenarbeit für alle Anwender*innen in Energie- und Verfahrenstechnik. Die offizielle Verleihung erfolgt im Juni im Rahmen des 22nd Symposium on Thermophysical Properties.

Viskositätsmessungen an Wasserstoff und im Gemisch mit Methan

Die Viskosität von reinem Wasserstoff und einem binären (Wasserstoff + Methan) Gemisch wurde mit einem Zweikapillarviskosimeter gemessen, das kürzlich bei SINTEF Energy Research in Trondheim fertiggestellt und in Betrieb genommen wurde. Die Messungen wurden im Rahmen der Projekte HYDROGENi und HYSTORM ermöglicht und ergänzen laufende Forschungsarbeiten im Bereich der Viskosität wasserstoffhaltiger Gemische am Lehrstuhl für Thermodynamik der RUB. Die Ergebnisse sind open-access im International Journal of Thermophysics verfügbar.

Modellierung der Hydratbildung in Wasserstoff-Wasser Gemischen

Wasserstoff gilt als einer der vielversprechendsten Energieträger. Der Transport und die Speicherung von Wasserstoff stellen jedoch nach wie vor eine Herausforderung dar. Im Gemisch mit Wasser ist die Hydratbildung entweder ein Risiko, das beim Transport vermieden werden muss, oder eine Chance für eine kostengünstige, leicht umkehrbare und umweltfreundliche Energiespeicherung. In Zusammenarbeit mit dem tschechischen CAS und der TU Dresden wurde nun der theoretische Rahmen für die Modellierung der thermodynamischen Stoffeigenschaften von Wasserstoffhydraten veröffentlicht.

Untersuchung des Massentransports von Sauerstoff in Festbrennstoffen aus Biomasse

Im Rahmen des SFB Projekts Oxyflame wurde der Massentransport von Sauerstoff als Hauptbestandteil einer Oxyfuel-Atmosphäre in porösen Festbrennstoffen aus Biomasse untersucht. Der Hauptteil der Reaktion von Gasen und Brennstoff bei der Verbrennung findet an der inneren Oberfläche der Partikel statt und die Diffusion der Gase durch die poröse Struktur kann dabei die Reaktionsgeschwindigkeit limitieren. Die Geschwindigkeit der Anlagerung von Gasen an der Oberfläche der Brennstoffe kann dabei mit Adsorptionskinetiken experimentell bestimmt und mit einem porenstruktur-abhängige Adsorptionskinetik-Modell beschrieben werden. Die Ergebnisse wurden in Chemical Engineering Science publiziert.

Dichtemessungen an Gemischen aus Helium und Neon

Wenn in technischen Prozessen extrem tiefe Temperaturen benötigt werden, kommen als fluide Kältemittel neben Wasserstoff nur Edelgase in Frage. Hier setzen Konzepte für die Wasserstoffverflüssigung auf Gemische aus Helium und Neon für eine effiziente Vorkühlung des Wasserstoffs. Durch wenige verfügbare experimentelle Daten arbeiten aktuelle Zustandsgleichungen in einem weiten Temperaturbereich rein prädiktiv. Um die Datenlage deutlich zu verbessern, wurden neue hochgenaue Dichten von drei binären Helium und Neon Gemischen sowie der Reinsoffe vermessen und open-access im Cryogenics Journal veröffentlicht.

COREu Projekt

Der Lehrstuhl für Thermodynamik ist an einem neuen EU-Projekt beteiligt, das aufzeigen will, wie man die Infrastrukturen für Carbon Capture and Storage (CCS) entwickeln und ausbauen kann. Die 43 Projektpartner aus Industrie und Forschung, unter Federführung des norwegischen Forschungsinstituts SINTEF Energy, denken und demonstrieren die gesamte Prozesskette von der CO2-Abscheidung bis zur Speicherung.

Ehrendoktorwürde für Prof. Dr.-Ing Roland Span

Am 17. November 20023 hat die renommierte Norges Teknisk-Naturvitenskapelige Universitet (NTNU) in Trondheim dem Leiter des Lehrstuhls für Thermodynamik der Ruhr-Universität, Prof. Dr.-Ing. Roland Span, den Ehrendoktortitel der NTNU verliehen. Begründet wird diese höchste akademische Auszeichnung, die eine Universität verleihen kann, mit seinen bedeutenden Beiträgen im Bereich der thermodynamischen Stoffdatenforschung. Besonders hebt das Rektorat der NTNU Prof. Spans Beiträge zur Entwicklung und Einführung nachhaltiger Energietechnik in den Bereichen Abscheidung, Transport und Speicherung von Kohlendioxid sowie Produktion und Transport von Wasserstoff hervor.

Foto: © Thor Nielsen / NTNU

Einfluss von Additiven auf anaerobe Vergärung

Die Zugabe von Additiven zur anaeroben Vergärung ist eine vielversprechende Methode zur Steigerung der Biogasproduktion. Vor diesem Hintergrund wurden von uns die Auswirkungen der Zugabe von Braunkohle und Pflanzenkohle auf die anaeroben Vergärung von Rindergülle untersucht. Dabei wurde sowohl der Einfluss auf die Biogas- und Düngemittelproduktion, als auch auf die Prozessstabilität und mikrobielle Gemeinschaft analysiert. Die experimentellen Daten wurden im Journal „Bioresource Technology“ veröffentlicht.

Thermodynamischen Eigenschaften von 1-Hexen

Hochgenaue Messungen der Schallgeschwindigkeit und Dichte wurden am Lehrstuhl für Thermodynamik und Energietechnik der Universität Paderborn durchgeführt. Die Schallgeschwindigkeitsmessungen wurden mit zwei unterschiedlichen Messanlagen nach dem Impuls-Echo-Verfahren und die Dichtemessungen nach dem Biegeschwinger-Verfahren durchgeführt. Die gewonnenen Messdaten dienten als Grundlage zur Entwicklung einer neuen Zustandsgleichung in Form der Helmholtz-Energie am Lehrstuhl für Thermodynamik der Ruhr-Universität Bochum. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift The Journal of Chemical Thermodynamics veröffentlicht.

Residuelle Entropieskalierung für Kohlenwasserstoffe

Die residuelle Entropieskalierung ist eine vielversprechende Möglichkeit, Zustandsgrößen wie Temperatur, Druck oder auch residuelle Entropie mit Transporteigenschaften wie Viskosität oder Wärmeleitfähigkeit zu verknüpfen. In einer Kooperation mit der TU Dresden wurde dieses Verfahren für reine Kohlenwasserstoffe untersucht. Dabei wurde festgestellt, dass der hierfür notwendige stoffspezifische Skalierungsfaktor durch eine lineare Funktion der längsten Kohlenstoffkette beschrieben werden kann, was die Vorhersagekraft des Verfahrens erheblich verbessert.

Vernetzung mit Australien

Bei der Entwicklung eines globalen Wasserstoffmarktes werden stabile Beziehungen zwischen Exporteuren und Importeuren eine entscheidende Rolle spielen. Das gilt auch für den Aufbau von Forschungsstrukturen. Zur Etablierung bzw. Vertiefung von Forschungskontakten nach Australien besuchte eine Delegation des Research Departments Closed Carbon Cycle Economy im Februar die Australien Hydrogen Research Conference 2023, die University of Melbourne, die University of Western Australia und die Curtin University. Mit dabei von der Fakultät für Maschinenbau: Dr. Julia Riese, Dr. Julian Röder und Prof. Roland Span.

Katz Award 2022

Seit mehr als 40 Jahren arbeitet der Lehrstuhl für Thermodynamik an der Messung und Modellierung der Stoffeigenschaften gasförmiger Energieträger. Jetzt wurden die bahnbrechenden Arbeiten des ehemaligen Lehrstuhlleiters, Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Wagner, mit dem Donald L. Katz Award, einem renommierten, von der amerikanischen Gas Processors Association (GPA) gestifteten Preis gewürdigt. Wir gratulieren ganz herzlich!

Ared Cezairliyan Best Paper Award 2022

Seit 2020 vergibt das International Journal of Thermophysics jährlich den Ared Cezairliyan Best Paper Award als Anerkennung eines herausragenden Beitrags auf dem Gebiet der thermophysikalischen Forschung. Unter den im letzten Jahr veröffentlichten Werken wurde die Arbeit von Cavuoto et al. mit diesem Preis ausgezeichnet.

Diese Arbeit ist eine der Veröffentlichungen, welche im Rahmen des EMPIR LNG III Projektes aus einer internationalen Kooperation von RUB, TU Chemnitz, INRIM (Italien) und dem VSL (Niederlande) resultierten.

10th GERG Young Researchers’ Awards

Alle ein bis zwei Jahre veranstaltet die European Gas Research Group (GERG) einen Wettbewerb, um die aktuellen Arbeiten von Doktoranden auf dem Gebiet der erneuerbaren oder kohlenstoffarmen Gase hervorzuheben.

Einer der drei Preisträger des 10. GERG Young Researcher's Awards ist Robin Beckmüller vom Lehrstuhl für Thermodynamik. Er wurde für die Fortschritte ausgezeichnet, welche er im Rahmen seiner Promotion mit dem Titel "New Fundamental Equations of State for an Improved Description of Hydrogen-Rich Mixtures with the Reference Model GERG-2008" erzielt hat.

Eickhoff-Preis

Seit 1989 stiftet die Firma Eickhoff der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik und der Fakultät für Maschinenbau jedes Jahr je einen Preis für hervorragende wissenschaftliche Leistungen im Promotionsverfahren.

In diesem Jahr sind Johnny Chhor (links) und Tobias Neumann (rechts) ausgezeichnet worden. Tobias Neumann hat seine Dissertation mit dem Titel "Accurate Description of Mixtures with Minor Components Relevant for CSS Including a New Approach for Reactive Mixtures" am Lehrstuhl für Thermodynamik der RUB abgeschlossen.

Stoffdatenmodell für Gaslöslichkeiten in Meerwasser

Es wurde ein Stoffdatenmodel entwickelt, um Gaslöslichkeiten in meerwasserähnlichen Lösungen berechnen zu können.
Das vorgestellte Modell ist eine Kombination von einem Gemischmodell in Form der Helmholtz-Energie und einer Gleichung in Form der Gibbs-Energie. Die Kombination ermöglicht die Quantifizierung des Einflusses von Salz auf die Löslichkeiten von Verbrennungsgasen in Wasser. Dieser Ansatz kann dazu genutzt werden, um das Speichern des CO2 in salinen Aquiferen zu modellieren, welches im Zuge von CCS (Carbon Capture & Storage) aus Verbrennungs-gasen abgeschieden wird. Damit ist eine konsistente Simulation der CCS Transport- und Speicherprozesse mit Helmholtz-Gleichungen möglich.

Zustandsgleichung für Vinylchlorid

Erstmals in der Literatur wurde eine Fundamental-gleichung in Form der Helmholtz-Energie für Vinylchlorid veröffentlicht. Der Artikel erschien im International Journal of Thermophysics.

Für die optimale Auslegung von Produktionsprozessen sind genaue thermophysikalische Stoffdaten wichtig. Diese Veröffentlichung beinhaltet eine Zustandsgleichung, die die zugrundeliegenden experimentellen Daten innerhalb ihrer Messunsicherheit wiedergeben kann. Diese Arbeit, kombiniert mit weiteren Gleichungen aus der Literatur, bietet der Industrie ein komplettes Set zur Modellierung des Herstellungsprozesses von Vinylchlorid.​

Internationale Kooperation

Um den Einfluss von Sorptionseffekten in Pyrolyse- und Verbrennungsprozessen von fester Biomasse in Oxyfuel-Atmosphären besser verstehen zu können, wurde im Rahmen des Projekts Oxyflame ein porenstruktur-abhängiges Adsorptionskinetik (PSK)- Modell aufgestellt, welches zukünftig die Adsorption und Diffusion von oxyfuel-relevanten Gasen vorhersagen soll. Aufbauend auf vorheriger Parametrisierung des Modells für die Adsorption von CO2 und O2 wird das PSK Modell mit experimentellen Daten für die Adsorption von Wasserdampf validiert. Die experimentellen Untersuchungen werden aktuell im Rahmen eines 5-monatigen Forschungsaufenthalts von Dr. Horacio A. Duarte von der Texas A&M University in Zusammenarbeit mit Tim Eisenbach (RUB) realisiert.

Thermodynamische Eigenschaften von Methyldiethanolamin

In Kooperation mit der Universität Paderborn und der TU Berlin wurden Dichten und Schallgeschwindigkeiten von Methyldiethanolamin großen Temperatur- und Druckbereichen gemessen. Basierend auf diesen Daten und allen anderen thermodynamischen Eigenschaften, welche in der Literatur verfügbar waren wurde eine Zustandsgleichung in Form der Helmholtz Energy veröffentlicht.
Die experimentellen Daten und die Zustandsgleichung wurden im International Journal of Thermodynamics veröffentlicht und sind Dank Projekt DEAL open-access verfügbar: https://doi.org/10.1007/s10765-021-02933-7

Schallgeschwindigkeits-messungen und eine Zustandsgleichung für Propylenglykol

Hochgenaue Schallgeschwindigkeiten für flüssiges Propylenglykol wurden mit dem Puls-Echo Verfahren gemessen. Die neu gewonnenen Datensätze wurden anschließend für die Entwicklung einer Fundamentalgleichung in Form der Helmholtz-Energie verwendet. Sie ermöglicht erstmals eine genaue und konsistente Berechnung aller thermodynamischen Zustandsgrößen von Propylenglykol.
Diese in Kooperation mit dem National Institute of Standards and Technology (Boulder, USA) entwickelte Gleichung ist im Journal of Physical and Chemical Reference Data publiziert: https://doi.org/10.1063/5.0050021

Virtuelles Symposium 2021

Alle drei Jahre findet in Boulder, Colorado, das vom National Institute of Standards and Technology (NIST), von ASME und AIChE veranstaltete Symposium on Thermophysical Properties statt – für die Stoffdatenforschung des Lehrstuhls für Thermodynamik die zentrale internationale Tagung. In normalen Jahren war der Lehrstuhl stets mit zahlreichen Mitarbeiter*innen, Vorträgen und Posterbeiträgen in Boulder vertreten. Aber dieses Jahr ist eben alles anders. So konnte auch das Team der Bochumer Thermodynamik seine Arbeiten diesmal nur virtuell präsentieren. Trotzdem galt wieder: Unser Team war eine der weltweit am stärksten vertretenen Gruppen.

Internationale Kooperation

Die zirkuläre Nutzung von Stickstoff als wichtigen Pflanzennährstoff spielt eine wesentliche Rolle im Wandel zu einer nachhaltigen Wirtschaft. Eine Möglichkeit hierzu bietet die Adsorption von Stickstoff an Kohlen. Im Rahmen einer Kooperation zwischen dem Lehrstuhl für Thermodynamik und dem Future Energy Center der Mälardalens Högskola (MDH) werden Braun- und Biokohlen hinsichtlich ihrer Eignung als Adsorbens sowie deren Einfluss auf die anaerobe Vergärung untersucht. Die Versuche werden durchgeführt von Sebastian Schwede (MDH) und Anna Leithäuser (RUB), welche einen viermonatigen Forschungsaufenthalt an der MDH in Schweden verbringt. Das Vorhaben wird finanziert durch die DS CCCE sowie ein Stipendium der Gustav-Dahl-Stiftung.

Methoden zur Mikroporenanalyse mittels CO2 Adsorption

Im Rahmen des SFB/TRR 129 Oxyflame wurde von uns ein systematischer Vergleich von Modellen zur Mikroporenanalyse von Biomassen mittels CO2 Adsorption durchgeführt und in Energy & Fuels veröffentlicht (https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.1c00280). Dabei wurden die Ergebnisse der Modelle nach Dubinin-Astakhov (DA) und Dubinin-Radushkevich (DR) mit der nicht-lokalen Dichtefunktionaltheorie (NLDFT) verglichen. Unter folgendem Share Link kann die Publikation kostenfrei heruntergeladen werden (auf 50 Zugänge befristet): https://pubs.acs.org/articlesonrequest/AOR-FEAR9YA2HNUZ2JH76VQC

Zustandsgleichungen für wasserstoffreiche Gemische

Als Partner des Fraunhofer Leistungszentrum DYNAFLEX und Mitglied des ACT ELEGANCY Projektes haben wir in Kooperation mit dem National Institute of Standards and Technology (Boulder, USA) neue Zustandsgleichungen für wasserstoffreiche Gemische entwickelt, die im Journal of Physical and Chemical Reference Data publiziert wurden: https://doi.org/10.1063/5.0040533
Die Gemischgleichungen für die binären Systeme H2+CH4, H2+N2, H2+CO und H2+CO2 sind in Form der Helmholtz-Energie formuliert und ermöglichen eine genaue Berechnung der thermodynamischen Eigenschaften von wasserstoffreichen Erdgasgemischen.

Dichtemessungen von Aminen

Wir haben Dichten von Monoethanolamin (MEA) und Diethanolamin (DEA) gemessen und Dank Projekt DEAL open-access im International Journal of Thermophysics publiziert: https://doi.org/10.1007/s10765-021-02808-x 
Für die Studie wurde ein für den Einsatz in der Stoffdaten-forschung optimiertes Biegeschwinger-Dichtemessgerät verwendet, das Messungen bis zu 423 K und 90 MPa realisiert. Eine Modifikation des Messaufbaus ermöglichte die Messungen in der Flüssigphase, trotz einer Schmelztemperatur von DEA, die deutlich oberhalb der üblichen Raumtemperatur im Labor liegt. Die neuen Dichtemessdaten sind die einzigen verfügbaren Datensätze bei Drücken oberhalb von 0,7 MPa und decken einen breiten Temperaturbereich ab.

Schallgeschwindigkeitsmessungen in Methanol

Nachdem bereits Stoffdaten der Dichte von Methanol veröffentlicht werden konnten, publizieren wir nun Schallgeschwindigkeiten in Methanol, die im International Journal of Thermophysics Dank Projekt DEAL open-access verfügbar sind: https://doi.org/10.1007/s10765-021-02811-2 
Die Schallgeschwindigkeitsmessanlage nutzt das Puls-Echo-Verfahren, bei dem die Zeitdifferenz zwischen zwei Echos ermittelt wird, die unterschiedliche Lauflängen zurückgelegt haben. Der neu gewonnen Datensatz ergänzt die in der Literatur verfügbare Datensituation und kann bei der Entwicklung einer neuen Zustandsgleichungen eine Rolle spielen.

Dichtemessungen zu Methanol

Es wurden umfangreiche Dichten von Methanol gemessen und in Kooperation mit der TU Chemnitz Korrelations-gleichungen entwickelt, die nun in Industrial & Engineering Chemistry Research veröffentlicht wurden: https://doi.org/10.1021/acs.iecr.0c06248 
Für die Studie wurde ein für den Einsatz in der Stoffdaten-forschung optimiertes Biegeschwinger-Dichtemessgerät verwendet, das Messungen bis zu 423 K und 90 MPa ermöglichte. Zwei verschiedene Ansätze von Korrelations-gleichungen wurden an den neu gewonnenen Dichte-messdatensatz angepasst und erlauben dadurch die Berechnung der Dichte über einen breiten Temperatur- und Druckbereich.

Schallgeschwindigkeitsmessungen in Alkanen

In Kooperation mit der TU Chemnitz wurden Schallgeschwindigkeitsmessungen in n-Hexan und n-Heptan im International Journal of Thermophysics publiziert und sind Dank Projekt DEAL open-access verfügbar: https://doi.org/10.1007/s10765-020-02778-6
Die Schallgeschwindigkeitsmessanlage nutzt das Puls-Echo-Verfahren, bei dem die Zeitdifferenz zwischen zwei Echos ermittelt wird, die unterschiedliche Lauflängen zurückgelegt haben. Die neu gewonnenen Datensätze ergänzen die in der Literatur verfügbare Datensituation und spielen bei der Entwicklung neuer Zustands-gleichungen eine Rolle.

Wärmeübergangskoeffizienten in hochviskosen Gemischen

Im Rahmen eines DFG Projekts wurde am Lehrstuhl für Thermodynamik eine Apparatur zur Bestimmung von Wärmeübergangskoeffizienten in hochviskosen Gemischen entwickelt. Eine detaillierte Anlagenbeschreibung und erste Messdaten wurden nun open-access im Heat and Mass Transfer Journal veröffentlicht (https://doi.org/10.1007/s00231-021-03027-8). Dabei wurden binäre Gemische aus drei verschiedenen Polydimethylsiloxanen mit n-Pentan untersucht und Korrelationsgleichungen zur Bestimmung des n-Pentan Gehalts in den Gemischen entwickelt.

Studie zur Verflüssigung von Erdgasen im Labormaßstab

In Kooperation mit der TU Chemnitz und dem VSL (Niederlande) wurde im Rahmen des EMPIR LNG III Projekts eine Studie zur Anwendbarkeit von verschiedenen Verflüssigungsmethoden für Erdgase durchgeführt und nun open-access im AIChE Journal veröffentlicht (https://doi.org/10.1002/aic.17128).​

In dieser Studie wird ein Konzept für einen Referenzverflüssiger, der durch eine überkritische Verflüssigung eine Änderung der Zusammensetzung der verflüssigen Probe verhindert. Desweiteren wurde durch experimentelle Untersuchungen und VLE Rechnungen bewertet, unter welchen Voraussetzungen Kondensation zur Verflüssigung als Alternative eingesetzt werden kann.​

Internationale Kooperation

Thermophysikalische Stoffdaten spielen in allen industriellen Prozessen eine wichtige Rolle. Für die genaue Messung der Viskosität von binären (H2 + CO2) und (H2 + CH4) Gemischen wurde jetzt eine internationale Kooperation zwischen dem Lehrstuhl für Thermodynamik an der RUB, mit Finanzierung durch das Fraunhofer Leistungszentrum DYNAFLEX, und einem Projekt, das im Rahmen des Norwegian CCS Center (NCCS) an der Norwegian University of Science and Technology (NTNU) und bei SINTEF Energy Research durchgeführt wird, initiiert. Die Messungen werden von Benjamin Betken (RUB) und Bahareh Khosravi (NTNU), die einen viermonatigen Forschungsaufenthalt an der RUB verbringt, durchgeführt. 

DS CCCE – Webkonferenz, 07.-08. Dezember 2020

Zwischen Struktur- und Klimawandel: Schließen von Kohlenstoffkreisläufen als nachhaltiger Beitrag für den Wandel im Rheinischen Revier

Im Rahmen der Webkonferenz stellen Doktorandinnen und Doktoranden der Doctoral School Close Carbon Cycle Economy (DS CCCE) in diversen Vorträgen erste Forschungsergebnisse vor. Die Arbeiten der DS CCCE berücksichtigen technische, naturwissenschaftliche, juristische, ökonomische, sozialwissenschaftliche und ethische Aspekte. Weitere Informationen können der Website der DS CCCE entnommen werden.

Neues Kinetisches Adsorptionsmodell

Im Rahmen des SFB/TRR 129 Oxyflame wurde im Journal „Chemical Engineering Science“ ein neues Adsorptionsmodell veröffentlicht (https://doi.org/10.1016/j.ces.2020.116281).

Das porenstrukturabhängige Adsorptionskinetikmodell ermöglicht die zeitlich aufgelöste Bestimmung von Stofftransportkoeffizienten, effektiven Diffusionskoeffizienten und Adsorptionsströmen. Unter dem in dieser News hinterlegten Share Link kann die Publikation bis zum 15.01.2021 kostenfrei heruntergeladen werden.