Thermodynamik von Prozessen und Reaktionen

Wichtige Prozesse in der Energie- und Umwelttechnik finden in Gemischen mit chemischen Reaktionen und/oder mit Stofftrennung statt (z.B. Verbrennung/Vergasung, Elektrolyse/Brennstoffzellen, CO2-Abtrennung, Power-to-Gas, Wasserreinigung). Um solche Prozesse quantitativ beschreiben bzw. ihre Leistungsgrenzen bestimmen zu können, braucht es eine Erweiterung der in den Modulen tfd1 und tfd2 gelernten thermodynamischen Grundlagen.

• Einführung der Gibbs-Energie, Nutzung der Gibbs-Energie in thermodynamischen Analysen (CO2-Abtrennung, Elektrolyse, Reverse-Osmose von Seewasser)
• Berechnung von chemischen Gleichgewichten (z.B in der Bildung von Schadstoffen wie NOx Bildung)
• Berechnungen mit Mischungen und Stofftrennungsprozesse
• Energieprozesse mit Reaktionen: Leistungsgrenzen (Brennstoffzellen)
• Chemische Energiespeicherung (Power-to-Gas)
• Energiebilanzierung in reagierenden Gemischen unter Anwendung von Bildungsenthalpien (Heizwert, Vergasung von Holz)
• Stoff- und Energiebilanzen für Verbrennungsprozesse (CO2/kWh)

• Die Studierenden sind in der Lage, energietechnische Prozesse mit Gemischen, mit chemischen Umwandlungen oder mit Stofftrennung thermodynamisch zu verstehen und zu analysieren.
• Sie kennen die wesentlichen Methoden zur Analyse (Energie- und Entropiebilanzen, Gleichgewichtsrechnungen zur Minimierung der Gibbs-Energie) und können diese für Gemische zielgerichtet und quantitativ einsetzen.
• Die Studierenden können energetische Zustandsgrössen (Enthalpie, Gibbs-Energie) in Idealgas-Gemischen bestimmen.
• Die Studierenden können anhand der erlernten Grundlagen Leistungsgrenzen wichtiger Prozesse ermitteln.