Instabile Reaktionszustände bei der heterogenen Katalyse

Bei stationären Reaktionszuständen offener Systeme in großem Abstand vom chemischen Gleichgewicht können sprunghafte und oszillatorische Instabilitäten auftreten. Für sprunghafte Instabilitäten im Sinne von Zünd/Lösch‐Erscheinungen genügt bereits die Wechselwirkung eines Transportprozesses mit einer chemischen Reaktion von nichtlinearem Verhalten, das entweder thermisch oder kinetisch bedingt sein kann. In Festbettreaktoren spielt bezüglich thermischer Instabilität außer der Einzelkorn‐Instabilität die Rückkopplung durch axialen Wärmetransport eine wesentliche Rolle. Sie bestimmt auch das Verhalten von „wandernden Reaktionszonen”.—Oszillatorisches Verhalten (Grenzzyklen) setzt voraus, daß das Reaktionssystem mindestens zwei Speicher für Stoffe bzw. Wärme enthält, die in nichtlinearer Weise miteinander gekoppelt sind. Die Ergebnisse der Untersuchungen am Einzelkorn lassen erkennen, daß der Chemisorption, deren Einfluß bisher unbeachtet geblieben ist, eine zentrale Bedeutung zukommt, da sie einerseits als Transportprozeß wirksam werden, andererseits nichtlineares Reaktionsverhalten verursachen und schließlich bei Oszillationen auch als Speicherkapazität auftreten kann.