PDF - JuSER - Forschungszentrum Jülich

3 Theoretische Grundlagen 23
A
B
A B A B AB AB
a)
A
A
B
A
AB
AB
b)
Abb. 3.2: Reaktionsschemen [KEI99]
a) Langmuir-Hinshelwood-Mechanismus
b) Eley-Rideal-Mechanismus
3.2.2 Reaktionskinetik der katalytischen Wasserstoffrekombination
Die Umsetzung von Wasserstoff mit dem Luftsauerstoff zu Wasserdampf erfolgt nach
der Reaktionsgleichung
1
kJ
+ O2
→ H O 242 . (3.1)
2
mol
H2 2
+
Bei herkömmlichen kinetischen Untersuchungsmethoden sind die Stadien Adsorption,
Oberflächendiffusion und Desorption nicht unterscheidbar, so dass sie in der
Regel zu einem Schritt zusammengefasst werden [IOF75]. Somit sind für die
Wasserstoffrekombination nur die Bereiche „Diffusion der Reaktionspartner an die
Oberfläche sowie der Produkte von der Oberfläche“ und „Oberflächenreaktion“ zu betrachten.
Wenn einer dieser beiden Teilschritte die Reaktionsgeschwindigkeit
bestimmt, spricht man entweder von diffusions- oder von (oberflächen-)reaktionskontrollierter
Kinetik. Bei einer reaktionskontrollierten Kinetik zeigt sich eine starke Temperaturabhängigkeit
der Reaktion. Dagegen ist eine diffusionskontrollierte Reaktion
nur schwach temperaturabhängig. Sie ist jedoch proportional zu der Konzentration
der die Reaktion begrenzenden Komponente.
Die Reaktionsrate (Umsatzrate) einer Komponente i ist definiert als die Differenz
zwischen aus- und eintretendem Stoffstrom der Komponente
r & = ∆n&
= n&
′′− n&
′. (3.2)
i
i
i
i