2026-02-122026-02-12https://hdl.handle.net/11420/61545Um dem Klimawandel zu begegnen und aus politischen Gründen von fossilen Brennstoffen unabhängig zu werden, muss Europa im Zuge des „Green Deals“ die Forschung an erneuerbaren Energien und der Reduktion von Treibhausgasen intensivieren. Die Integration immer höherer Anteile erneuerbarer Energien in das Energiesystem kann mit Hilfe von Power-to-X (PtX-) und Wasserstofftechnologien zur Umwandlung von Strom zu flüssigen oder gasförmigen Energieträgern erreicht werden, da diese Energie leichter speicherbar und verteilbar ist (Sektorkopplung). Bei den relevanten Technologien spielt die Zusammensetzung der Prozessgase und -partikel eine entscheidende Rolle, z. B. bei verschiedenen Elektrolyseverfahren, der Bindung des Treibhausgases CO2 oder bei der Produktion von hochwertigen Chemikalien durch CO2 Hydrierung. Die Zusammensetzung der Edukte und Produkte und die Umwandlungsprozesse in diesen Prozessen sind oft nur unzureichend verstanden. Klimaschädliche oder giftige Gase müssen vermieden oder gebunden werden. Zudem können die Gaszusammensetzung sowie die Prozesspartikel auch Auswirkungen auf nachgelagerte Verfahren haben, was zu Verschleiß und Prozessabfällen führt. Häufig werden die Prozessprodukte von vielen Prozessparametern beeinflusst. Im Besonderen spielt die Strömungsführung eine entscheidende, jedoch schlecht erforschte Rolle. Zusätzlich sind viele Spurengase im Prozess nicht gut nachweisbar und daher nur ungenügend erforscht. Vor diesem Hintergrund soll ein Großgerät an der HAW Hamburg installiert werden, mit dem gleichzeitig Gaszusammensetzung und Strömungstransport in (bio-)chemischen, biologischen und physikalischen Prozessen mit höchster Präzision untersucht werden können. So kann der wechselseitige Einfluss dieser Größen während des Betriebes erforscht werden. Dieses Großgerät ist weltweit einmalig, denn nur wenige Forschungsstandorte besitzen entweder die nötige Ausstattung für die Beobachtung der Gaszusammensetzung oder der Strömungsführung, nicht jedoch beides zeitgleich. Ziel ist daher der Aufbau und die Inbetriebnahme einer mobilen Multianalyseeinheit für Gas- und Flüssig- sowie Mehrphasenströmungen. Die Einheit teilt sich in in-situ und ex-situ Messtechnik auf. Die in-situ Messtechnik besteht aus einem High-Speed Kamera Set-Up zur Strömungstransportmessung (4D-PTV) sowie einer photoakustischen Spektroskopie (PAS) zur Messung der Gaszusammensetzung. Die ex-situ Messtechnik besteht aus einem Gaschromatographen (GC) zur Validierung der Gaszusammensetzung und einem Laserbeugungsspektrometer (LDS) zur Messung der Partikelgrößenverteilung. Das Großgerät kann eine Vielzahl von Projekten der HAW Hamburg im Bereich der Energiewende entscheidend unterstützen. Die aktuellen experimentellen Möglichkeiten werden durch das Großgerät in verschiedenen Projekten, wie z. B. Methancracking so relevant verbessert, dass in den nächsten Jahren ein maßgeblicher Beitrag zum Durchbruch dieser Technologien geleistet werden kann.To limit climate change and overcome dependence on fossil fuels for political reasons, the European "Green Deal" demands intense research on renewable energies and the reduction of greenhouse gases. In various renewable processes, such as Power-to-X (PtX-) and hydrogen producing technologies, electrical energy is converted to chemical energy. The composition of the process gases and exhaust air, or process particles plays a decisive role, e.g., in electrolysis processes for the industrial production of green hydrogen, the binding of the climate-damaging greenhouse gas CO2, e.g., in methane cracking or in the production of high-value chemicals through direct CO2 hydrogenation. On the one hand, climate-damaging or even toxic gases are to be avoided or bound to protect the environment. On the other hand, the gas composition, as well as the process particles, can also have an impact on downstream components or processes which usually leads to increased reactor wear and process waste. However, the process products are often influenced by many process parameters. In particular, flow control plays a crucial role but is often poorly understood. In addition, many trace gases in the process are not easily detectable and are insufficiently monitored. Therefore, we would like to install a measurement device at the HAW Hamburg that enables simultaneous investigation of process gases and flow guidance/transport in biochemical processes with the highest precision. Thus, the mutual influence of gas/particle composition and flow guidance in different processes during operation can be investigated. To our knowledge, such a device that can be used to simultaneously study gas-/particle composition and flow transport is unique in the world. So far, there are only a few research sites worldwide that have either the necessary equipment for observing gas composition or studying flow transport, but not both at the same time. The objective of this large-scale device project is to construct and commission a mobile multi-analysis device for gas and liquid flows. The device is divided into in-situ and ex-situ measurement technology. The in-situ measurement technology consists of a high-speed camera setup for particle tracking (4D-PTV) and flow visualization as well as photoacoustic spectroscopy (PAS) for measuring the gas composition. The ex-situ instrumentation consists of a gas chromatograph (GC) for gas composition validation and a laser diffraction spectrometer (LDS) for particle size distribution measurement. The multi-analysis device plays a crucial role in a number of current and planned projects at the HAW Hamburg in the thematic area of energy transition. Thus, we expect that our experimental capabilities in various projects, e.g., methane cracking, electrolysis, and reactor management, will be improved in such a relevant way that we can make a decisive contribution to the breakthrough of these technologies in the next few years.Instrumenthttps://doi.org/10.15480/882.1671310.15480/882.16713