Brennstoffe

• Verbrennung:
  • Freisetzung chemischer Energie durch Reaktion mit Sauerstoff
  • Energie wird i.w. als Wärme frei
  • Herkunft des Sauerstoffs
    • Umgebungsluft
    • flüssig in Tanks (z.B. bei Raketen)
    • Oxidationsmittel (z.B. bei Sprengstoffen)
  • betrachten i.f. nur Luftsauerstoff
• Reaktionsteilnehmer:
  • Brennstoffe
    • i.w. Kohlenstoff, Wasserstoff, Schwefel (unerwünscht)
  • Brennluft
    • Sauerstoff (20.95 % Molanteil, 23.14 % Massenanteil)
    • Stickstoff (geringfügig beteiligt → Stickoxide)
    • Rest (Edelgase, etwas CO₂ und Wasser)
    • Luftstickstoff = Stickstoff + Rest
  • Verbrennungsgas
    • Reaktionsprodukte (CO₂, CO, H₂O, SO₂)
    • Luftstickstoff
  • Asche bzw. Schlacke
    • unverbrannte Feststoffanteile (Mineralien, Metalle)
• Brennstoffgruppen:
  • gasförmige Brennstoffe
    • chemische Zusammensetzung im Detail bekannt
    • beschrieben durch die Volumenanteile
    • Näherung idealer Gemische: Volumenanteile = Molanteile y_i
  • feste und flüssige Brennstoffe
    • meistens Gemisch vieler komplizierter Verbindungen
    • statt komplexer Chemie nur pauschale Elementanalyse
    • angegeben als Massenanteile
• Reaktionsgleichungen:
  • in der Regel komplexe chemische Prozesse
  • vollständige Oxidationsprozesse (freiwerdende Energie bezogen auf ein Mol)
    • C + O₂ → CO₂ + 393.5 kJ
    • H₂ + 1/2 O₂ → H₂O(flüssig) + 285.8 kJ
    • S + O₂ → SO₂ + 296.9 kJ
    • CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O
  • unvollständige Prozesse
    • brennbare Stoffe bleiben über
    • Ursache z.B. Sauerstoffmangel oder schlechte Durchmischung
    • Beispiel: C + 1/2 O₂ → CO + 110.5 kJ