Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung einer Reaktorzelle zur CO2-Konversion zur Methanolherstellung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gensoric GmbH durchgeführt. Die Arbeitsziele des Teilvorhabens sind der Entwurf und Optimierung der Reaktionstechnik des CO2-Konverters. Ausgehend von den Abstimmungen hinsichtlich Verfahren, Energiebilanzen und Schnittstellen zu Beginn des Vorhabens wird ein chemischer Reaktor entworfen, der die notwendige Infrastruktur wie geeignete Katalysatoren, Elektrolysezelle, thermisches Management und Schnittstelle zur ThermaLab-Plattform-Technologie bereitstellt. Im ersten Schritt wird dazu der optimalste Arbeitspunkt der Reaktion für unterschiedliche Metall-Katalysatoren identifiziert und diese werden dann gegeneinander verglichen. Die dabei gewonnen Kenntnisse bilden die Grundlage für die Festlegung und Optimierung des Reaktionsdesigns hinsichtlich Elektrodenform, -material und Beschichtung sowie Zelldesign. Die Elektrolysezelle wird dabei für bestimmte Reaktionsparameter (z.B. pH-Wert, Druck, Temperatur) dimensioniert, wobei die Kombination der Reaktionszelle mit der Gensoric Technologie hier zusätzliche Betrachtungen notwendig macht wie z.B. die elektrische Impedanz, Elektrodenoberfläche, elektrisch und chemisch stabile Kontaktierungen und die Minimierung von unerwünschten Nebenreaktionen. In diesem Zusammenhang werden geeignete Messmethoden untersucht, welche die Parameter der Reaktion überwachen und zur Steuerung des Ablaufs der Reaktion genutzt werden können. Anschließend werden die Anforderungen in ein erstes Reaktor-Prototypen-Design zusammengefasst. Die konzeptionellen Reaktoransätze, Flow- und Batch-Reaktor, werden dazu zum einen auf ihre Leistungsfähigkeit in Hinblick auf Ausbeute und Steuerbarkeit getestet und zum anderen hinsichtlich der Kompatibilität des Gesamtdemonstrators und mit weitergehenden wirtschaftlichen Anwendungen verglichen. Im letzten Schritt wird dann die Auswahl des Reaktors mit optimierten Parametern in das Gesamtsystem als Demonstrator zur Darstellung der Machbarkeit integriert.
Das Projekt "Predicting the complex coupling of chemistry and hydrodynamics in fluidised bed methanation reactors for SNG-production from wood (bioSNG - fundamentals of methanation)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Paul Scherrer Institut, Forschungsbereich Allgemeine Energie durchgeführt. Synthetic natural gas from wood-How can the synthesis be optimised? The production of bio natural gas as a fuel and combustible made of biomass that is rich in lignin presents an interesting alternative to the use (combustion) of biomass purely as a source of energy. In this project, researchers examine how the chemical reactions, the mass transfer and the fluid dynamics in fluidised bed reactors mutually influence each other. In experiments, they check whether the reactor simulation mirrors the actual processes precisely enough. This is important for optimising processes for the production of bio natural gas with the help of simulations. Background Woody biomass containing lignin, such as wood and straw, can so far only be transformed into a combustible product gas via thermochemical processes such as gasification. From the wood gas thereby gained, a synthetic natural gas is made via fluid bed methanation. This so-called bio-SNG (synthetic natural gas) can be fed directly into the existing natural gas network and is available as a renewable and CO2-neutral substitute for conventional fossil natural gas and as fuel for natural gas vehicles. The fluid bed methanation, during which wood gas is transformed into methane, works well at the pilot scale, but further research is necessary before it can be implemented in larger production plants. Aim The goal of the experiments is to collect on a 160 kW pilot plant data of sufficiently good quality that will enable researchers to validate the computer models. These models are used to upscale the fluid bed methanation to the scale of commercial plants and to optimise processes. During the experiments, the researchers will vary temperature, pressure, gas flows and gas composition. For process optimisation, the researchers will measure the fluid dynamics, the axial temperature and the gas phase concentration profiles and will use a catalyst sampling system. Significance The computer modules validated via the measurements on the pilot plant enable researchers to derive meaningful model experiments in the perspective of the 'observing passenger'. In these experiments, a small amount of a catalyst is exposed to a periodically changing gas mixture, which is what happens to the catalyst when there is movement in the fluidised bed reactor. This innovative approach can be applied to all chemical reactors with moving solids.
Das Projekt "Reduction of CO2 via two-step solar thermochemical cycles using redox pairs - thermodynamics, kinetics, and reactor technolog" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, Institut für Energietechnik durchgeführt. The scope of this project is to split CO2 using concentrated solar energy in a two-step cycle with metal oxide redox reactions. The first step is a high temperature process driven by concentrated solar energy where a metal oxide is converted to a lower-valence metal oxide or metal and O2. The lower-valence metal oxide or metal is then reacted with CO2 in the second, non-solar, step to produce CO and the initial metal oxide. The CO can be further processed to produce liquid fuels and the initial metal oxide is recycled back to the first step. The net reaction of the cycle is CO2=CO+0.5O2 with the CO and O2 produced in different steps, bypassing problematic gas separation. This project focuses on quantifying the maximum efficiencies of such cycles using thermodynamics, determining the rate at which reactions in the second step proceed with chemical kinetics, and designing a chemical reactor for the second cycle step. Further work will focus on modifying the second step to chemically reduce both CO2 and H2O in competitive reactions with the lower-valence metal oxide or metal to produce synthesis gas (mixtures of CO and H2).
Das Projekt "Innovative and integrated technologies for the treatment of industrial wastewater (INNOWATECH)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Aachener Verfahrenstechnik, Lehrstuhl für Chemische Verfahrenstechnik durchgeführt. The main objective of the project is to investigate, assess and enhance the potentiality of promising technological options (i.e., technologies, processes and concepts) for the treatment of industrial wastewater with the specific aim to provide tailor-mad e solutions to end-users for a wide range of wastewaters. Such solutions will be essentially based on the optimised integration of the investigated options and on technological improvements with respect to treatment system components, operation and control. Referring to the investigated options and the envisaged technological solutions, the project's goals are: -Investigating and enhancing the performances of promising wastewater treatment options such as aerobic granulation, integrated advanced oxidation processes (AOP) and membrane-based hybrid processes -Achieving fundamental and technological knowledge advancements necessary for advanced wastewater treatment application in different industrial sectors -Assessing the economic and environmental sustainability of promising wastewater treatment options -Developing integrated tailor-made solutions for end-users in different industrial sectors -Transferring the developed know-how to potential end-users inside and outside the project -Favouring their actual implementation for enhancing the EU Water Industry competitiveness. In order to achieve such goals, coordinated research activities will be carried out on selected options treating different wastewater. The experiences from such activities will be merged to define tailor-made solutions for end-users in different industrial sectors. A major goal will be the definition of treatment needs and framework conditions for a wide range of wastewaters based on the specific features of the options investigate d (i.e., aerobic granulation, AOP combined processes, membrane contactors, membrane chemical reactors). Prime Contractor: Consiglio Nazionale delle Ricerche, Department of Bari, Water Research Institute, Roma, Italien.
Das Projekt "Spectroscopic characterization of radiative transport phenomena in high-temperature energy conversion processes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, Institut für Energietechnik durchgeführt. The spectroscopy system proposed is aimed at measuring the spectral extinction coefficient, the absorption coefficient, the scattering phase function, and the bi-directional reflectivity as a function of wavelength and direction. The current system comprises a double VIS-IR lamp coupled to a double monochromator as the radiation source, collimating/focusing lenses, a sample group, and a detector. It enables measurements of spectral transmittance in the wavelength range 0.3-4 micron for materials of moderate optical thickness such as reticulate porous ceramics and particle clouds. The upgrade proposed will enable the extension of the spectral range to 0.2-10 micron, the measurements of directional characteristics, and investigation of highly-attenuating materials. The proposed upgraded system will be unique in its capabilities to measure accurately the radiative properties of fluidized beds, packed beds, aerosol flows, porous structures, reticulate ceramics, micro channels, and other solid-gas configurations that are used in high-temperature solar chemical reactors.The significance of the research lies in the advancement of the thermal sciences applied to solar chemical technologies that will lead to cleaner, more efficient, and sustainable energy utilization.
Das Projekt "SynMet - Solar Combined ZnO-Reduction and Natural Gas Reforming for the Co-Production of Zinc and Syngas" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Paul Scherrer Institut, Forschungsbereich Allgemeine Energie durchgeführt. Zinc and synthesis gas (syngas), besides being important material commodities, are attractive as energy carriers. Zinc finds applications in Zn/air fuel cells and batteries, and it can also be reacted with water to form hydrogen. Syngas is the building block of a wide variety of synthetic liquid fuels, including methanol - a promising substitute of gasoline for fuelling cars. However, the current industrial production techniques of both zinc and syngas carry severe environmental consequences, especially CO2 emissions. These emissions can be reduced substantially, by combining both the production of Zn and syngas and by replacing fossil fuels with concentrated solar energy as the source of high-temperature process heat. The use of solar energy for supplying the enthalpy of the reaction upgrades the calorific value of the initial reactants by 39 percent. Thus, using the SynMet process, solar energy is converted into storable and transportable chemical fuels. Scheme of the process: In the first, endothermic step, concentrated solar radiation is used for co-producing zinc and syngas by the combined ZnO-reduction and Natural Gas reforming processes in a solar chemical reactor called SynMet; syngas could further be processed to methanol. In the second step, zinc is either used to split water and form H2 in a water-splitting reactor, or, alternatively, zinc is used in a Zn/air fuel cell or battery to generate electrical work. In either case, the chemical product of the second step is ZnO which, in turn, is recycled to the first step.
Das Projekt "Abscheiden von Fluessigkeiten aus Dampf bei Druckentlastung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Lehrstuhl A für Thermodynamik durchgeführt. Bei Druckentlastungen von Chemiereaktoren oder bei prozessbedingter Druckabsenkung in Behaeltern tritt in der Regel ausser Dampf auch Fluessigkeit aus dem Entlastungsventil in die Umgebung aus. Weil es sich bei den in der Chemie gebraeuchlichen Produkten sehr oft um toxische oder explosive Stoffe handelt, kann es in der naeheren Umgebung des entlasteten Behaelters durch die am Boden verdunstende Fluessigkeit zu gefaehrlichen Konzentrationen kommen, die Giftgas- bzw. Explosionsungluecke zur Folge haben koennen. Im Rahmen eines AIF-Forschungsvorhabens wurden erste Auslegungsgrundlagen fuer einen Drallabscheider und einen Umlenkabscheider erarbeitet, die die austretende Fluessigkeit vom Dampf trennen und zwischenspeichern. Anhand einer rechnerischen und experimentellen Untersuchung der Druckverhaeltnisse in der Rohrleitung zum Entlastungsventil und im Abscheider wurde gezeigt, dass die Forderung nach einer Wiedereinspeicherung der separierten Fluessigkeit in den Kessel ohne Inanspruchnahme von Fremdenergie in gewissen Grenzen erfuellbar sein kann. Dazu muss der Abscheider so in die Rohrleitung zwischen Kessel und Entlastungsventil integriert werden, dass die der Hoehendifferenz zum Kessel entsprechende hydrostatische Druckdifferenz ausreicht, die abgeschiedene Fluessigkeit gegen den Kesseldruck in einer zweiten Rohrleitung zurueckzubefoerdern. In Luft-Wasser-Gemischen und in Kaeltemittel R12 erprobte Drall- und Umlenkabscheider sowie kesselinterne Umlaufsichter erreichen Abscheidegrade von ueber 90Prozent im gesamten Betriebsbereich bei geringem Durckverlust.
Das Projekt "Zeitlicher Druckverlauf in Blow-Down-System waehrend der Druckentlastung einer Anlage" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Roßendorf e.V., Institut für Sicherheitsforschung durchgeführt. Ziel ist die Entwicklung von Modellen fuer die Berechnung des dynamischen Verhaltens von Blow-Down-Systemen. Mit dem Modell sollen die fluid- und thermodynamischen sowie die reaktionskinetischen Vorgaenge waehrend der Druckentlastung eines chemischen Reaktors mit angeschlossenem Blow-Down-System berechnet werden koennen. Die Ergebnisse dienen der sicheren Auslegung von Blow-Down-Systemen. Nach der Aufstellung von flexiblen Modellen der einzelnen Teilsysteme Reaktor, Abblaseleitung, Entlastungsarmatur, Abscheider und Kondensator liegt der Schwerpunkt auf der Kopplung der Teilsysteme. Im Zentrum steht die Schaffung eines praxisorientierten Gesamtmodells, wobei das besondere Augenmerk auf Phaenomene gerichtet ist, die auf das Zusammenspiel der Teilsysteme zurueckzufuehren sind. Dies sind in erster Linie Instabilitaeten im Massenstrom bzw. dem transienten Druckverlauf, die bei unguenstiger Auslegung auftreten koennen. Die Arbeiten sind rein theoretischen Charakters und stuetzen sich, so weit wie moeglich, auf bereits vorhandenes experimentelles Material.
Das Projekt "Experimentelle und theoretische Untersuchungen der Grenzen einer sicheren Betriebsfuehrung stark exothermer Semibatch-Prozesse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Fachbereich 05 Chemie, Institut für Technische Chemie durchgeführt. Fuer die sicherheitstechnische Auslegung chemischer Reaktoren sind Angaben ueber die Geschwindigkeit der chemischen Waermeerzeugung erforderlich. Mit dem Vorhaben soll eine Messmethode zur Bestimmung dieser Daten fuer Fluessigphase-Reaktionen entwickelt werden. Die Methode arbeitet isotherm und im gleichen Konzentrationsbereich wie der auszulegende technische Prozess. Als Messanordnung dient ein indirekt gekuehlter Batch-Reaktor mit zusaetzlicher elektrischer Innenheizung. Diese wird so geregelt, dass die Summe aus chemisch erzeugter Waerme und elektrischer Heizung der Kuehlrate entspricht. Bei maessig exothermen Reaktionen wird mit konstanter, bei sehr stark exothermen Reaktionen mit geregelter Kuehlmitteltemperatur gearbeitet. Die Waermeerzeugung der Reaktionen ist gleich der Differenz zwischen Kuehlrate und elektrischer Heizleistung.
Das Projekt "Bestimmung sicherheitstechnischer Kennwerte fuer die Druckentlastung in Reaktionsbehaeltern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Höchst, Forschungsleitung durchgeführt. Chemiereaktoren, Druck- und Fluessigkeitsbehaelter sind zur Verhinderung eines unzulaessigen Druckanstiegs (z.B. infolge einer durchgehenden Reaktion oder eines Warmeeinfalls) mit unabhaengigen Sicherheitseinrichtungen wie Sicherheitsventil oder Berstscheibe ausgestattet. Bei der ploetzlichen dampfseitigen (Not-)Entlastung kommt es dabei haeufig - zumindest zeitweilig - zur Ausbildung einer Zweiphasenstroemung aus Gas/Dampf und Fluessigkeit in der Ablassleitung. Im Vergleich zu dem erwuenschten Ausstroemen nur von Gas oder Dampf nimmt dann die kritische Geschwindigkeit ab, so dass sich die Druckentlastungsgeschwindigkeit teilweise erheblich verringert bzw. groessere Stroemungsquerschnitte vorzusehen waeren, um den gleichen systembedingten Druckanstieg im Apparat zu kompensieren. Die Vorhersage der Zweiphasenstroemung und die Bemessung der Stroemungsquerschnitte der Sicherheitseinrichtungen und der Rohrleitungen ist jedoch noch nicht zuverlaessig moeglich, weil die im Apparat und in der Abblaseleitung auftretenden thermohydraulischen Vorgaenge sehr komplex und eng miteinander verknuepft sind. 2. Die Arbeit zielt auf die Bereitstellung von Unterlagen fuer die ausreichende Bemessung der Stroemungsquerschnitte und auf die Entwicklung eines genaueren und allgemeingueltigen Berechnungsverfahrens. 3. Die Untersuchungen beinhalten die Ermittlung des zeitlichen Druckverlaufs im Behaelter - es laesst sich damit auf einfache Weise die Auslegung der Stroemungsquerschnitte beurteilen - und fuer Kontrollzwecke des austretenden Massestroms und seiner Zusammensetzung in Abhaengigkeit der Zeit. Versuchsparameter sind Entlastungsquerschnitt, Fuellgrad des Behaelters.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 23 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 23 |
| License | Count |
|---|---|
| offen | 23 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 18 |
| Englisch | 5 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 23 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 9 |
| Lebewesen & Lebensräume | 10 |
| Luft | 10 |
| Mensch & Umwelt | 23 |
| Wasser | 7 |
| Weitere | 23 |