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Katalytische Systeme als Basis Schwerpunktprogramm erforscht chemische Speicherung erneuerbarer Energien

| Redakteur: Alexander Stark

Gleich zwöft große Forschungskonsortien untersuchen im Schwerpunktprogramm „Katalysatoren und Reaktoren unter dynamischen Betriebsbedingungen für die Energiespeicherung und -wandlung“ der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), wie sich katalytische Reaktionssysteme unter schwankenden Bedingungen verhalten. Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) koordiniert das Schwerpunktprogramm.

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Energie aus erneuerbaren Quellen speichern – das ist eine der Herausforderungen der Energiewende.
Energie aus erneuerbaren Quellen speichern – das ist eine der Herausforderungen der Energiewende.
(Bild: Pascal Armbruster, KIT)

Karlsruhe – Sonne und Wind sind neben Biomasse die wichtigsten erneuerbaren Energieträger, aber sie stehen nicht gleichmäßig zur Verfügung. An wind- und sonnenreichen Tagen fällt mehr Strom an, als in die Netze eingespeist werden kann. Diese Überproduktionen aus Windkraft- und Photovoltaikanlagen lassen sich in Chemikalien speichern. So kann elektrische Energie zu einem späteren Zeitpunkt wieder zur Verfügung stehen, die Chemikalien können aber auch als nachhaltige Bausteine genutzt werden, um Treibstoffe oder Plattformmoleküle für die chemische Industrie herzustellen.

Für die Umwandlung von Kohlendioxid oder Wasserstoff in Speichermoleküle wie Methan, Kohlenwasserstoffe oder Alkohole sind Katalysatoren, elektrochemische Zellen und Reaktoren notwendig. Wie sich der Einfluss wechselhafter dynamischer Gegebenheiten von außen – durch das Schwanken von Windstärke und Sonneneinstrahlung – auf die katalytischen Reaktionssysteme auswirkt, wurde bislang kaum betrachtet.

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Professor Jan-Dierk Grunwaldt von den Instituten für Technische Chemie und Polymerchemie (ITCP) sowie für Katalyseforschung und -technologie (IKFT) des KIT erklärt, dass sich die Struktur fester Katalysatoren und damit ihre katalytische Wirkung mit den Reaktionsbedingungen stark ändern kann. Dies sei wissenschaftlich hochspannend. Der Inhaber des Lehrstuhls für Chemische Technik und Katalyse koordiniert das DFG-Schwerpunktprogramm Dynakat, an dem neben dem KIT zahlreiche weitere renommierte Forschungseinrichtungen in ganz Deutschland beteiligt sind, darunter das Forschungszentrum Jülich, die TU München und mehrere Max-Planck-Institute wie das Berliner Fritz-Haber-Institut. Das Kick-off-Meeting fand im Februar mit über 70 Teilnehmenden in Karlsruhe statt. Die deutschlandweit zwölf interdisziplinären, überregionalen Forschungsprojekte untergliedern sich in 34 Teilprojekte, sieben von ihnen sind am KIT verortet, das sich mit dem ITCP, dem IKFT sowie dem Institut für Mikroverfahrenstechnik (IMVT) beteiligt.

Die DFG fördert das auf insgesamt sechs Jahre angelegte Schwerpunktprogramm Dynakat zunächst für drei Jahre mit 8,5 Millionen Euro. Der projektstärkste Partner ist das KIT.

Event-Tipp der Redaktion Das von PROCESS organisierte Energy Excellence Forum am 15./16. Mai 2019 in Frankfurt am Main zeigt eine Vielzahl von technischen Konzepten und Lösungen zur Steigerung der Energieeffizienz. Welche Themen beim letzten Energy Excellence Forum diskutiert wurden, lesen Sie in unserem Beitrag „Energy Excellence Forum 2018 – Strategien für mehr Energieeffizienz“.

Die Wissenschaftler wollen Veränderungen des Materials der Katalysatoren unter dynamischen Bedingungen grundlegend verstehen und verbessern. Dafür werden alle beteiligten Prozesse untersucht, von den Vorgängen auf der atomaren Ebene des Katalysators bis zur räumlichen Verteilung der Stoffkonzentrationen und Temperaturen auf Reaktorebene. Für ein grundlegendes Verständnis der Prozesse und um neue Ansätze im Material- und Reaktordesign zu entwickeln, kommen klassische etablierte Experimente ebenso zum Einsatz wie neueste spektroskopische Methoden und Möglichkeiten der Modellierung.

Details zum Schwerpunktprogramm

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