Wärmetransformation durch Adsorption: Entwicklung eines neuen Messverfahrens zur Untersuchung der Adsorptionskinetik und Weiterentwicklung der Potentialtheorie zur Berechnung von Adsorptionsgleichgewichten

Gegenstand dieser Dissertation ist die Abwärmenutzung in Adsorptionskältemaschinen zur Verbesserung der Energieeffizienz bei der Kältebereitstellung. Als Anwendungsbeispiel wird die Abwärmenutzung aus Hochtemperatur-Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen gewählt. In der Arbeit werden die notwendigen Methoden und Werkzeuge entwickelt, um Arbeitspaare für Adsorptionskältemaschinen systematisch auszuwählen und hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit zu charakterisieren. Hierzu wird die Potentialtheorie nach Dubinin zur Berechnung von Adsorptionsgleichgewichten weiterentwickelt. Von dieser ausgehend wird eine Datenbank mit ca. 30 Adsorptionsmaterialien aufgebaut, die die Auswahl von für den jeweiligen Anwendungsfall passenden Adsorptionsmaterialien ermöglicht. Für die Bestimmung der erreichbaren Adsorptions- und somit Kälteleistung wird ein Adsorptionskinetikprüfstand entwickelt und aufgebaut. Dieser ermöglicht die Durchführung von isobaren Temperatursprung-Adsorptionsexperimenten in einem weiten Probengrößenbereich bei Temperaturen von bis zu 200 °C. Schließlich werden Adsorptionskinetikmodelle entwickelt, um die Adsorptionsleistung der untersuchten Materialien auch bei wechselnden Betriebsbedingungen berechnen zu können.