Abteilung

Chemische Treibstofftechnologie

Entwicklung, Charakterisierung und Erprobung fortschrittlicher Treibstoffe
Das physikalisch-chemische Labor beschäftigt sich mit der anwendungsorientierten Entwicklung, Charakterisierung und Erprobung fortschrittlicher Treibstoffe, Treibstoffkomponenten, neuartiger Funktionsmaterialien und Treibstoffkonzepte für Luft- und Raumfahrtantriebe.
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Moderne Analyseverfahren kommen zum Einsatz
Moderne, nicht zersetzende Analyseverfahren werden zur Charakterisierung der chemischen Verbindungen, Treibstoffe und Materialien eingesetzt, beispielsweise die UV-VIS, Raman- und FTIR-Spektroskopie.
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Von der Theorie zum Test: Chemische Synthese von Funktionsmaterialien im Labormaßstab
Alle Schritte in der Entwicklung neuartiger grüner Treibstoffe, von der theoretischen Beschreibung über die Zusammensetzung bis hin zum Zündversuch im Labormaßstab, werden abgebildet.
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In der Raumfahrt werden Treibstoffe auf Basis von Hydrazinen unter anderem standardmäßig zur Lage- und Kontrollregelung in Raumfahrzeugen eingesetzt. Diese Treibstoffe weisen, ähnlich wie der hierfür eingesetzte Oxidator Distickstofftetroxid (NTO), eine hohe Korrosionsfähigkeit und Giftigkeit auf. Diese Eigenschaften führen zu einer erschwerten Handhabung und damit verbundenen hohen Kosten. Die Suche nach Alternativen für diese derzeit gebräuchlichen Treibstoffkombinationen stellt einen Tätigkeits-schwerpunkt der Abteilung Chemische Treibstofftechnologie dar. Aktuelle Arbeiten reichen hierbei von der Entwicklung und Erprobung spontan zündender Treibstoffkombinationen bis hin zur Synthese nanoskaliger Funktionsmaterialien und deren Erprobung in Zweistoffsystemen oder Bauteilen.

Mit der chemischen Synthese, Charakterisierung und anschließenden Abbrandversuchen ausgewählter Treibstoffkombinationen im Labormaßstab, werden alle Schritte in der Vorentwicklung neuartiger grüner Treibstoffe und chemischer Technologien durchlaufen. Hierfür kommen modernste experimentelle Methodiken und Analysemöglichkeiten wie Inertgas-Techniken, spektroskopische und chromatografische Messverfahren zum Einsatz. Die hieraus gewonnen Erkenntnisse werden in Form von Veröffentlichungen, Konferenzbeiträgen oder Vorträgen vor einem internationalen Fachpublikum diskutiert.  

Das Portfolio der Abteilung umfasst folgende Arbeitsbereiche:

  • Darstellung neuartiger (Funktions-)Materialen für raumfahrtbasierte Applikationen,
  • Entwicklung und Erprobung neuartiger Treibstoffkonzepte und Treibstoffquellen, 
  • Synthese neuartiger Verbindungen, beispielsweise ionischer Liquide als Bestandteil moderner Treibstoffkomponenten,
  • Handhabung und Umgang pyrophorer und luftsensitiver Verbindungen (Hydride, Borane, Nanomaterialien),
  • Entwicklung neuartiger nicht-newtonischer Treibstoffe und deren rheologische Eigenschaften,
  • Analytische Charakterisierung von Verbindungen, Treibstoffen und Materialien mit einem breiten Spektrum moderner, nicht destruktiver Analysemethoden (UV-VIS, Raman-, FTIR-Spektroskopie, EDX), thermischer und bildgebender Verfahren (DSC/TG, Kalorimetrie, Rasterelektronenmikroskop),
  • Verträglichkeits- und Haltbarkeitstests neuartiger Materialien, Treibstoffe und Hardwarekomponenten im Labormaßstab,
  • Untersuchung der Zündeigenschaften (Abbrandverhalten, Zündverzüge) hypergoler Treibstoffkombinationen in Tropfversuchen,
  • Up-Scaling ausgewählter Treibstoffe für anschließende Abbrandversuche am Forschungsprüfstand M11 der Abteilung Satelliten- und Orbitalantriebe,
  • Analyse von Permanent-, Spurengasen oder flüssigen Kohlenwasserstoffen.

Die Ausbildung und Förderung wissenschaftlichen Nachwuchses ist ein essenzieller Bestandteil der Abteilungsphilosophie. Wir freuen uns über Initiativbewerbungen von Studierenden der Chemie oder verwandten Naturwissenschaften für Praktika oder Abschlussarbeiten!

Aktuelle Projekte

Projekt

NeoFuels

Im Rahmen des DLR-Projektes NeoFuels sind umweltfreundlichere Treibstoffe entwickelt, produziert und auf dem Prüfstand getestet worden.

Projekt

Nanotechnologien in Antriebssystemen NatAs

Ziel des Vorhabens NatAs ist es, nicht nur nachhaltiges Wissen zu generieren, sondern auch eine technologische Brücke zwischen Nanotechnologie und antriebsnahen Anwendungen zu schlagen.

Forschungs- und Testinfrastruktur

Forschungs- und Testinfrastruktur

Physikalisch-Chemisches Labor

Auch in der Raumfahrt spielt die Umweltverträglichkeit inzwischen eine entscheidende Rolle. Satelliten werden bisher mit Hydrazin angetrieben. Dieser Treibstoff ist über lange Zeit lagerfähig und funktioniert auch unter Weltraumbedingungen zuverlässig. Nachteil: Er ist gesundheitsbelastend. Das DLR Lampoldshausen hat daher Know-how für den Ersatz von lagerfähigen Treibstoffen aufgebaut.

Kontakt

Dr. Dominic Freudenmann

Abteilungsleitung
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Raumfahrtantriebe
Chemische Treibstofftechnologie
Im Langen Grund, 74239 Hardthausen