Simulative Untersuchung der reversen Wassergas-Shift Reaktion an einem Wabenkatalysator in COMSOL Multiphysics

Kurzfassung

Es wird der Aufbau eines zweidimensionalen Modells für einen Rh=Pt=Pd-Al2O3-Wabenkatalysator mit reaktivem Washcoat beschrieben, welcher als dünnes Volumenelement modelliert wird. Neben der korrekten Darstellung von physikalischen Effekten bildet die Modellierung und Optimierung der Reaktionskinetik den Schwerpunkt dieser Arbeit. Für zwei verschiedene Potenzansätze sowie einen Ansatz nach Langmuir- Hinshelwood werden die kinetischen Parameter optimiert. Dazu kommen der genetische Algorithmus für die grobe Suche potenzieller Parametersätze sowie das Nelder-Mead-Verfahren für die lokale Optimierung zum Einsatz. Zielgröße der Optimierung ist die Summe von Fehlerquadraten für Modellierungsversuche in einem Temperaturbereich von 700 C bis 900 C, einem H2=CO2-Verhältnis von 2 bis 3 und einem Normvolumenstrom an Eduktgas von 4 l=min. Die Fehlerquadrate beschreiben die Abweichung von experimentell bestimmten zu modellierten CO2-Umsätzen.