Forschung in der Thermodynamik

Der weltweit wachsende Energiebedarf und die Nutzung fossiler Energieträger führen zu einer Erhöhung des Kohlendioxidanteils in der Erdatmosphäre und einem Wandel des Klimas, dessen Auswirkungen schon heute durch extreme Wetterereignisse zu spüren sind. Auf der UN-Klimakonferenz 2015 in Paris einigten sich die teilnehmenden Staaten daher darauf, die globale Erwärmung bezogen auf das Niveau vor Beginn der Industrialisierung möglichst auf 1,5 K zu begrenzen. Hierfür ist weltweit eine deutliche Reduzierung der CO₂-Emissionen notwendig.

Die Thermodynamik spielt für Forschung und Entwicklung in der Energie- und Verfahrenstechnik eine wichtige Rolle. Sie liefert mit den Hauptsätzen der Thermodynamik die Werkzeuge zur Bilanzierung von Prozessen und zur Identifizierung von Optimierungspotentialen. Von besonderer Bedeutung sind dabei auch genaue Zustandsgleichungen zur Beschreibung des thermischen und energetischen Zustandsverhaltens von Fluiden.

Mit unseren Forschungsprojekten wollen wir einen Beitrag zur Verbesserung der Energie- und Ressourceneffizienz leisten. Zu den Schwerpunkten gehören u.a. die Charakterisierung und Modellierung von Diffusions- und Adsorptionsvorgängen in porösen Festkörpern, die Untersuchung und Entwicklung neuer Speichermedien für thermische Energiespeicher und die Bereitstellung thermophysikalischer Stoffdaten.

Gas/Feststoff-Reaktionen und Diffusionsvorgänge sind als Mechanismen von wesentlicher Bedeutung in der Katalyse, für thermochemische Wärmespeicher und für Adsorptionswärmepumpen und -kältemaschinen. Die Entwicklung neuartiger Speichermedien und Adsorptionsprozesse für Wärmepumpen soll die Möglichkeiten zur Integration von Umweltwärme und Abwärme verbessern. Eine weitere Problemstellung ist das Treibhaus- und Ozonabbaupotential bisher verwendeter Kältemittel. Durch die Untersuchung und thermodynamische Modellierung neuer Gemische sollen alternative und umweltfreundlichere Arbeitsfluide für Kälteprozesse und ORC-Anlagen zur Verfügung gestellt werden.