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Software-geführtes, mikrofluidisches Reaktionskalorimeter für experimentelle Durchführbarkeitsstudien mit industriell verfügbaren Plattenreaktoren

IGF-Nr. 20819 N

Forschungsstelle 1:

Technische Universität Dortmund

Fakultät Bio- und Chemieingenieurwesen

Arbeitsgruppe ApparateDesign

Herrn Prof. Dr. N. Kockmann

Emil-Figge-Straße 68

60486 Dortmund 
Projektleiter 1: Prof. Dr. N. Kockmann 
Laufzeit: 01.10.2019 - 30.09.2022

Aufgabe des Projektes ist die experimentelle Entwicklung eines Software-geführten mikrofluidischen Reaktionskalorimeters (µRK) auf Basis von Peltier-Elementen und kommerziell verfügbaren Mikroreaktoren mit simulationsgestütztem Workflow zur schnellen und zuverlässigen Charakterisierung von stark exothermen Reaktionen hinsichtlich ihrer thermodynamischen und kinetischen Kenngrößen. Durchführbarkeitsstudien mit publizierten Testreaktionen wie auch chemischen Reaktionen von Partnerfirmen sollen die Anwendbarkeit und Übertragbarkeit des entwickelten µRK-Konzepts zeigen. Am Ende des Projektes steht ein modulares Durchfluss-Reaktionskalorimeter zur Parameterbestimmung von stark exothermen Reaktionen zur Verfügung, welches als Produkt oder Dienstleistung angeboten oder in eigenen Laboren genutzt werden kann. Einseitig lösbar angebrachte Peltier-Elemente ermöglichen die optische Zugänglichkeit zum Reaktionssystem. Die modular aufgebaute elektronische Ansteuerung der Peltier-Elemente und die simulationsgestützte Auswertung erlauben eine zeitliche und örtliche Auflösung von Wärmestromprofilen im Mikroreaktor. Die Automatisierung des Gesamtkonzepts bringt weitere Zeit- und Kosteneinsparungen in der chemischen Prozessentwicklung unter sicheren Rahmenbedingungen. Insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen in der chemischen Industrie können mit Hilfe des Kalorimeters und der dazu entwickelten Auswertemethode ihre sicherheitskritischen Reaktionen unter prozessnahen Bedingungen vermessen. Weiterhin können Reaktorhersteller, Laborausrüster und Dienstleister im Bereich der chemischen Zulieferindustrie die Demonstratoren zu eigenen Produkten oder Services weiterentwickeln. Die erarbeitete Dokumentation zur Messmethode wie auch Beispielreaktionen stehen den Partnern und durch Veröffentlichungen interessierten Firmen und Instituten zur Verfügung.

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BMWi-Logo Das IGF-Vorhaben Nr. 20819 N der Forschungsvereinigung Forschungs-Gesellschaft Verfahrens-Technik e.V., Theodor-Heuss-Allee 25, 60486 Frankfurt am Main wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.