Transportprozesse und thermische Instabilitäten bei porösen Katalysatoren

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Abstract
Zwei bis heute noch nicht vollständig gelöste Probleme werden behandelt: die Diffusion von Gasen in porösen Medien im Übergangsbereich zwischen Gas‐ und Knudsen‐Diffusion und die thermischen Instabilitäten einzelner Katalysatorkörner bei stark exothermen Umsetzungen. Die Porendiffusion wird mit einer neuen Methode untersucht, die auf der Selbstdiffusion von Wasserstoff in Mischungen von ortho‐ und para‐Wasserstoff beruht. Die Zusammenhänge zwischen der Druck‐ und Temperaturabhängigkeit der effektiven Diffusionskoeffizienten und der Porenstruktur der untersuchten Materialien werden diskutiert. Beim zweiten Problem werden zunächst die experimentellen Erfahrungen zusammengestellt. Sie führen zu dem Schluß, daß Instabilitäten allein im Korninnern, wie sie theoretisch vorausgesagt wurden, praktisch nicht auftreten können. Mit einer erweiterten Theorie, welche außer der bei exothermen Reaktionen auftretenden inneren Kornüberhitzung den äßeren Wärme‐ und Stoffübergang berücksichtigt, läßt sich zeigen, daß für die thermischen Instabilitäten die Bedingungen des äußeren Wärmeübergangs ausschlaggebend sind. Die zusätzliche innere Kornüberhitzung steigert dabei die parametrische Empfindlichkeit des Systems.