Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Evonik Industries AG durchgeführt. Das Vorhabensziel besteht in der Entwicklung eines auf photokatalytischer Alkandehydrierung beruhenden Verfahrens für die Herstellung von Aldehyden. Dadurch sollen CO2 stofflich genutzt und Alkane einer chemischen Verwendung zugänglich gemacht werden. Im Rahmen des angestrebten vorwettbewerblichen Projektes sollen insbesondere die technische und wirtschaftliche Machbarkeit erforscht sowie das Ausmaß der ökologischen Nachhaltigkeit ermittelt werden. Die Partner LIKAT und Universität Bayreuth entwickeln, immobilisieren und testen neue Katalysatoren für die photokatalytische Dehydrierung bzw. die Direktcarbonylierung von Alkanen und die Hydroformylierung von Alkenen mit CO2. Ausgehend von kinetischen Untersuchungen dieser Projektpartner wird von Evonik Degussa GmbH ein Reaktionsmodell erstellt, welches die Basis für eine Reaktorauslegung im technischen Maßstab schaffen soll. Darüber hinaus sollen die notwendigen Prozesse zur Abtrennung der Wertprodukte H2 und 1-Buten sowie Valeraldehyd aus den Reaktionsgemischen modelliert und energetisch bewertet werden. Die Zusammenstellung von rechnerischen Modulen aus der Reaktormodellierung und der Trenntechnik und der Abgleich mit den kinetischen Untersuchungen liefert eine quantitative Beschreibung des Gesamtverfahrens. Begleitend sollen Life-Cycle-Assessments für die zu entwickelnden Verfahren durchgeführt sowie eine Potentialanalyse unter Berücksichtigung ökonomischer und politischer Rahmenbedingungen erstellt werden.
Das Projekt "Teilvorhaben 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Lehrstuhl für Chemische Verfahrenstechnik durchgeführt. Im vorliegenden Gemeinschaftsprojekt mit den Projektpartnern Evonik Degussa, Evonik Oxeno, dem Leibniz-Institut für Katalyse (LIKAT) und dem Lehrstuhl für Chemische Verfahrenstechnik der Universität Bayreuth (CVT) soll am CVT das grundlegende Problem der homogenen Katalyse, die Abtrennung des Katalysators von der Reaktionsmasse, durch eine Immobilisierung der am LIKAT entwickelten homogenen Katalysatoren mit Hilfe ionischer Fluide (ionic liquids, ILs) durch das SILP-Konzept (Supported Ionic Liquid Phase) gelöst werden. Dieses Konzept soll erstmals auf die photokatalytische Umsetzung von Alkanen übertragen werden, hier auf die Herstellung von Valeraldehyd aus n-Butan, CO2 und H2. Als Trägermaterial für die IL und den darin gelösten Katalysator sollen poröse Gläser eingesetzt werden, um ein Eindringen des Lichtes sicherzustellen. Im vom CVT zu bearbeitenden Teilprojekt sollen diese Katalysatorsysteme hergestellt und charakterisiert werden (innere Oberfläche, Porenradienverteilung, Löslichkeit von Kohlenwasserstoffen und den beteiligten Gase CO2, H2 und CO in der IL). Außerdem soll die thermische Stabilität der IL-Beschichtung und des darin gelösten homogenen Katalysators bestimmt werden. Neben den Beschichtungsversuchen, d. h. der Herstellung geeigneter immobilisierter Katalysatorsysteme, sollen außerdem kinetische Untersuchungen zur Aktivität und Selektivität vielversprechender Systeme für die photokatalytische Dehydrierung von Butan in einer Laboranlage durchgeführt werden.
Das Projekt "Teilvorhaben 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Evonik Industries AG durchgeführt. Das Vorhabensziel besteht in der Entwicklung eines auf photokatalytischer Alkandehydrierung beruhenden Verfahrens für die Herstellung von Aldehyden. Dadurch sollen CO2 stofflich genutzt und Alkane einer chemischen Verwendung zugänglich gemacht werden. Im Rahmen des angestrebten vorwettbewerblichen Projektes sollen insbesondere die technische und wirtschaftliche Machbarkeit erforscht sowie das Ausmaß der ökologischen Nachhaltigkeit ermittelt werden. Die Partner LIKAT und Universität Bayreuth entwickeln, immobilisieren und testen neue Katalysatoren für die photokatalytische Dehydrierung bzw. die Direktcarbonylierung von Alkanen und die Hydroformylierung von Alkenen mit CO2. Ausgehend von kinetischen Untersuchungen dieser Projektpartner wird von Evonik Degussa GmbH ein Reaktionsmodell erstellt, welches die Basis für eine Reaktorauslegung im technischen Maßstab schaffen soll. Darüber hinaus sollen die notwendigen Prozesse zur Abtrennung der Wertprodukte H2 und 1-Buten sowie Valeraldehyd aus den Reaktionsgemischen modelliert und energetisch bewertet werden. Die Zusammenstellung von rechnerischen Modulen aus der Reaktormodellierung und der Trenntechnik und der Abgleich mit den kinetischen Untersuchungen liefert eine quantitative Beschreibung des Gesamtverfahrens. Begleitend sollen Life-Cycle-Assessments für die zu entwickelnden Verfahren durchgeführt sowie eine Potentialanalyse unter Berücksichtigung ökonomischer und politischer Rahmenbedingungen erstellt werden.
Das Projekt "Katalysator- und Verfahrensentwicklung zur Herstellung von Formaldehyd" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität des Saarlandes, Fachrichtung 9.14 Anorganische und Analytische Chemie und Radiochemie durchgeführt. Ziel des Projekts war die Entwicklung neuer Katalysatoren und Verfahrensbedingungen zur Herstellung von Formaldehyd durch Oxidehydrierung und reine Dehydrierung von Methanol. Dabei wurden fuer beide Verfahrensweisen Katalysatoren entwickelt, die wesentlich effektiver sind als die bisher im Silber- bzw. Formox-Verfahren verwendeten. Als besonderer Erfolg ist die Entwicklung eines Verfahrens zur reinen Dehydrierung anzusehen, durch das Formaldehyd und Wasserstoff als Wertprodukte gewonnen werden koennen. Die erfolgreichen Arbeiten wurden in Zusammenarbeit mit der chemischen Grossindustrie durch eine Reihe von Patenten abgesichert.
Das Projekt "Teilprojekt: CO2-Quellen - Analyse verfügbarer Bezugsquellen von CO2 und Möglichkeiten zur energieeffizienten CO2-Speicherung sowie Realisierung einer Versuchseinrichtung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ATI Küste GmbH Gesellschaft für Technologie und Innovation durchgeführt. Ziel des Verbundprojektes ist die technologische Erschließung der Energie- und Wasserstoffspeicherung in Methanol. Diese Technologie ermöglicht gleichermaßen die kohlendioxidbasierte chemische Speicherung erneuerbarer Energien sowie eine dezentrale Energie- und Wasserstoffbereitstellung. Die Ziele des Teilprojektes D 'CO2-Quellen' sind die Analyse und Bewertung der CO2-Abscheidung und -speicherung. Diese Analyse erfolgt auf Basis einer umfangreichen Literaturrecherche sowie Berechnungen und Simulationen von aussichtsreichen Prozessen. Es sind nähere Betrachtungen zur energieeffizienten Abscheidung und Speicherung von CO2 aus der Dehydrierung von Methanol mittels physikalischer und chemischer Verfahren durchzuführen. Darüber hinaus soll die CO2-Abscheidung aus Verbrennungsprozessen, aus Prozessen der Hochtemperaturbrennstoffzellen vom Typ SOFC und aus der Luft evaluiert werden. Zum Abschluss der Entwicklung ist die Realisierung eines Versuchsaufbaus zur Abscheidung, vorrangig aus einem Methanolreformerprozess, und Speicherung von CO2 einschließlich umfangreicher Versuche geplant.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung und Charakterisierung maßgeschneiderter Graphitwerkstoffe für fortschrittliche Metallhydridspeicher" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SGL Carbon SE durchgeführt. In diesem F/E-Verbundvorhaben sollen weltweit erstmalig die mikroskopischen Vorgänge des Gas- und Wärmetransfers während der Hydrierung-Dehydrierung von Hydrid-Graphit-Verbundmaterialien (basierend auf magnesium- und titanhaltigen Legierungen) und die sich daraus ergebenden morphologischen und gefügeseitigen Veränderungen mittels bildgebender In-operando-Methoden in Echtzeit untersucht werden. Mit diesen Untersuchungen wird das Hauptziel verfolgt, technisch relevante Systemlösungen abzuleiten, HGV derart herzustellen und in entsprechende Speicherbehälter so zu integrieren, dass sie dauerhaft form- und damit alterungsbeständig bleiben, was den Weg für deren technische Nutzung auf industriellem Maßstab ebnet. Speziell darauf abgestimmte und für die Anwendung im Bereich der Wasserstoffspeicherung angepasste Graphitwerkstoffe werden entwickelt und charakterisiert. AP1 Analysen/Konzepte Demonstrationsanwendungen A1.1 Definition technischer und ökonomischer Anforderungen, Erarbeitung Anlagenkonzepte für mögliche Demonstrationsanwendungen A1.2 Prüfung Übertragbarkeit HGV-Herstellungsroute und unterschiedlicher Graphitmodifikationen auf großtechnische Machbarkeit (Produktionsanlagenkonzept) A1.4 Rohstoffscreening AP2 Herstellung HG-Verbundwerkstoffe A2.1 Strukturierte Auswahl Naturgraphite (Minen, Partikelgrößen) A2.2 Herstellung Additive (Expandate und Mahlungen, z.B. GFG5) A2.3 Kombinationen Naturgraphit/synthetischer Graphit (z.B. Fasern, synthet. Folien) AP3 Werkstoffcharakterisierung A3.2 Messung Gaspermeation axiale und radiale Richtung A3.11 Analyse Zusammenhang zw. 3D-Strukturdaten und Wärme- und Stofftransporteigenschaften sowie HGV-Zyklierfähigkeit AP4 In-operando-Neutronen-Radiographie und -Tomographie von MH-Speichermodulen A4.1 Anpassung/Erprobung MH-Teststands AP5 FEM-Simulationen A5.7 Auslegungsrechnungen für in AP1 genannte Demonstratoranwendungen (Fallunterscheidungen) AP6 Demonstratoranwendung A6.1 Auswahl Demonstratoranwendung AP7 Verwertung der Ergebnisse.
Das Projekt "Teilvorhaben: In-Operando-Untersuchungen zur Wasserstoffverteilung in Metallhydridspeichern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Werkstoffwissenschaften und -technologien, Fachgebiet Struktur und Eigenschaften von Materialien durchgeführt. Im hier vorgeschlagenen F/E-Verbundvorhaben sollen fortschrittliche MH-Speichermodule entwickelt werden, in denen optimierte leicht-metallbasierte HGV (basierend auf Mg- und Ti-haltigen Legierungen) zum Einsatz kommen sollen. Die gesamt Wertschöpfungskette von der Werkstoffherstellung und -charakterisierung über die Auslegung bis zur Erprobung von fortschrittlichen MH-Speichermodulen soll im Vorhaben abgebildet werden, um eine spätere industrielle Umsetzung mit den relevanten industriellen Partnern zeitnah und direkt zu ermöglichen. Als Projektziel soll die Übertragung der erlernten Erkenntnisse und Fähigkeiten hinsichtlich der großtechnischen Umsetzbarkeit an einer ausgewählten Demonstratoranwendung validiert werden. Die Aufgabe der TU Berlin ist dabei vor allem die in-operando-Untersuchung der Wasserstoff-Verteilung zur Optimierung der Materialstruktur. Mit diesen Untersuchungen wird das Hauptziel verfolgt, technisch relevante Systemlösungen abzuleiten, HGV derart herzustellen und in entsprechende Speicherbehälter so zu integrieren, dass sie dauerhaft form- und damit alterungsbeständig bleiben, was den Weg für deren technische Nutzung auf industriellem Maßstab ebnet. Zur Erreichung der Vorhabenziele werden in diesem Teilvorhaben tomographische und radiographische in-situ Methoden eingesetzt, die es ermöglichen die Wasserstoffverteilung sowie die Mikrostruktur und -morphologie der Materialien zwei- bzw. dreidimensional während der Hydrierung und Dehydrierung zu untersuchen. Hierbei werden sowohl schnelle Echtzeitmessungen als auch sehr hochortsaufgelöste (bis 1 Mikro m) in-situ Neutronen Tomographie- und element-selektive ex-situ Synchrotron-Tomographie-Untersuchungen durchgeführt. Unter anderem wird dabei auch erstmalig ein hochortsauflösendes Detektorsystem aufgebaut und eingesetzt, um die 3D-Struktur-Eigenschaftsbziehungen zwischen Gefügemorphologie und Wasserstoffverteilung aufzudecken.
Das Projekt "Synthese und strukturelle Charakterisierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Kohlenforschung durchgeführt. Ziele des Teilprojektes RevAl an der Arbeitsstelle Mülheim sind die Synthese, die strukturelle Charakterisierung und die kinetische Optimierung neuer reversibler Wasserstoffspeichermaterialien basierend auf AlH3-Stickstoffverbindungen. Generell sind viele dieser Verbindungen unter Normalbedingungen nicht stabil und zerfallen unter Abgabe von Wasserstoff. Um solche instabilen Verbindungen dennoch synthetisieren und untersuchen zu können, sind tiefe Temperaturen und/oder hohe Gasdrücke erforderlich. Damit sind aber auch besondere Anforderungen an die instrumentelle Ausstattung, das Probenhandling und die Synthese notwendig. Diese Expertise soll im Laufe des Projektes entwickelt und optimiert werden. Um Erfahrungen bei der Synthese und Charakterisierung zu sammeln, werden zunächst stabilere Systeme der Aminoalane im Fokus der Untersuchungen stehen. Diese werden im Laufe des Projektes auf die instabilen Systeme ausgeweitet. In der ersten Projektphase wird neben der Synthese die instrumentelle Entwicklung von Tieftemperaturzellen zur strukturellen Charakterisierung mit Hilfe von Röntgenpulverdiffraktometrie im Vordergrund stehen. Im folgenden Projektschritt werden instabile System synthetisiert, strukturell charakterisiert und optimierte Bedingungen für die Wiederbelebung (Rehydrierung) ggf. mit Hilfe von Katalysatoren ermittelt und die Materialien für die Anforderungen eines Feststoffwasserstoffspeichers für Brennstoffzellenfahrzeuge optimiert.
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| Förderprogramm | 8 |
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