Das Projekt "Fuel Cell based on-board Power Generation (FCGEN)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Mikrotechnik Mainz e.V. & Co. KG durchgeführt. For truck applications the increasing demand for electrical power when the vehicle stands still has Iead to an increasing need for an onboard electric power generator which operates with high efficiency and very bw emissions. A fuel cell based auxiliary power unit (APU), with a diesel fuel processor is regarded as one of the most interesting options since it combines high efficiency, bw emissions and the use of the same fuel as the main engine. The overall objectives of FCGEN are to devebop and demonstrate a proof-of-concept complete fuel cell auxiliary power unit in a real application, onboard a truck. The APU system consisting of a bow-temperature PEM fuel cell, a diesel fuel processor and necessary balance of plant components will be designed to meet automotive requirements regarding e.g. size, mechanical tolerances, durability etc. High targets are set for energy efficiency and therefore this will significantly lead to emissions reductions and greener transport solutions in line with EU targets. A key point in the project is the devebopment of a fuel processing System that can handle bogistic fuels. A fuel processor consisting of autothermal reformer, desuiphurization unit, water-gas-shift reactor, reactor for the preferential oxidation of CO, will be deveboped. The fuel processor will be deveboped for and tested on standard available bw sulphur diesel fuel both for the Europeari anci US fuel qualities. Another key point is the devebopment of an efficient and reliable control system for the APU, integrated with the truck systems, including both hardware and software modules. In the final demonstration, the fuel cell based APU will be tested on a truck as the first step in a defined plan towards full scale field tests.
Das Projekt "Teilprojekt KIT" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Bio- und Lebensmitteltechnik, Bereich II: Technische Biologie durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung einer neuen mikrobiologischen Methode zur nachhaltigen, kosten-effektiven und umweltfreundlichen Produktion von Wasserstoff aus Industrie-Abgasen und Synthesegasen ohne vorherige Entfernung von Rest-Sauerstoff. Anaerobe, thermophile, CO-oxidierende Mikroorganismen können mit der Wasser-Gas-Shift-Reaktion, CO aus Synthesegas und Industrie-Abgasen in H2 umwandeln. Sie nutzen hierzu den Enzymkomplex aus einer CO-Dehydrogenase und einer Energie-konvertierenden-Hydrogenase (ECH). Mit Hilfe genomischer Analysen konnte die Anwesenheit einer ECH in dem aeroben thermophilen Geobacillus thermoglucosidans nachgewiesen werden und unsere Vorversuche zeigten, dass dieses Bakterium tatsächlich auch unter aeroben Bedingungen CO zu Wasserstoff umwandeln kann. Daher könnte sich dieser Stamm für einen Prozess zur kommerziellen H2-Produktion aus Industrie-Abgasen ohne vorherige Entfernung von Rest-Sauerstoff eignen. Zunächst soll das Wachstums und die H2-Produktion verschiedener Stämme von G. thermoglucosidans charakterisiert und auf die H2-Bildung hin in Fermentationen von 250 ml bis 15 L optimiert werden. Der optimale Stamm soll genetisch charakterisiert und die CODH- und ECH-Gene hinter einen starken Promoter kloniert werden, um die Expression zu optimieren. Die biochemischen Eigenschaften und die Expression des CODH-ECH-Enzym-Komplexes sollen unter verschiedenen Wachstumsbedingungen charakterisiert werden. Die in diesem Stamm vorhandenen Mikrokompartimente sollen aufgereinigt und in Bezug auf die H2-Bildungsfähigkeit hin untersucht werden. Die Proteinreinigung muss wegen des wahrscheinlich O2-empfindlichen CODH-ECH-Enzym-Komplexes unter anaeroben Bedingungen erfolgen. Andere O2-empfindliche Enzyme sollen in den Mikrokompartimenten exprimiert werden. Abschließend soll der genetisch optimierte Stamm unter optimierten Fermentationsbedingungen im großen Maßstab fermentiert werden und der Gasverbrauch sowie die Ausbeute bestimmt werden.
Das Projekt "Entwicklung der reversen Wassergas-Shift-Reaktion zur Herstellung erneuerbaren Synthesegases für synthetische Flüssigkraftstoffe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SunFire GmbH durchgeführt. Im Projekt geht es um die Lebensdauervalidierung der Einzelkomponente 'RWGS 2.0', die Teil einer mehrstufigen Prozesskette zur Herstellung von erneuerbaren Brenn- und Kraftstoffen oder Chemikalien (allg. Kohlenwasserstoffen) aus CO2 ist. Nach erfolgreicher Validierung soll diese Komponente mit TRL 6 eingestuft werden.
Der Test des Vorgängermodells (RWGS-Reaktor 1.0, TRL 3) sowie die technischen Vorbereitungen für das im aktuellen Projekt zu validierende Modell sind im BMBF-geförderten Projekt 'sunfire' (FKZ 033RC1110) vorgenommen worden. Dieses Projekt ist Ende Juni 2016 ausgelaufen. Die Verwertung der Ergebnisse wäre ohne eine Folgeentwicklung nur wissenschaftlich möglich gewesen.
Der Lebensdauertest soll mindestens 1.500 Stunden umfassen. Dabei werden die Fahrweisen Geradeausbetrieb ohne FT-Synthese, Geradeausbetrieb mit FT-Synthese, Recyclebetrieb von FT-Restgas und Lastschwankungen erprobt.
Das Vorhaben ist in fünf Arbeitspakete A bis E unterteilt: A: Montage: Die Endmontage des RWGS 2.0 und der technischen Peripherie. B: Inbetriebnahme: Aufheizen des Reaktors, Herstellung von Synthesegas und Überführung bis in den Recyclebetrieb inklusive Wiederaufarbeitung von FT-Restgas. C: Dauertest: Betrieb des Reaktors über 1.500 Stunden. D: Auswertung: Ergebnisbewertung durch Analyse der Betriebsdaten sowie Untersuchung der verwendeten Materialien. E: Projektmanagement: Organisation des Projektes inklusive Präsentation und Kommunikation der Projektergebnisse.
Der RWGS-Reaktor 2.0 wurde erfolgreich in Betrieb genommen und ohne Unterbrechung im Dauerbetrieb über 1.630 Stunden in den geplanten Betriebsweisen betrieben.
Zur Simulation von Lastschwankungen im Stromnetz wurde ein Versuch zur Laständerung des RWGS-Reaktors 2.0 im Zusammenhang mit der Syntheseanlage im Recyclebetrieb gefahren. Die Last wurde von 100 % auf 20 % reduziert und anschließend wieder auf 100 % erhöht. Dabei stellt sich heraus, dass der RWGS-Reaktor 2.0 gegenüber Lastschwankungen weitestgehend unempfindlich ist.
Gegenüber dem RWGS 1.0 konnten folgende Verbesserungen festgestellt werden: Die spezifischen Wärmeverluste haben sich wesentlich verringert. Der thermische Wirkungsgrad und der chemische Umwandlungsgrad haben sich dementsprechend erhöht. Der CO2-Umwandlungsgrad liegt für die jeweilige Temperatur im Bereich des zu erwartenden theoretischen Wertes.
Durch den erfolgreichen Dauerbetrieb wurde ein TRL 6 validiert.
Das Projekt "High added value materials from waste tyre gasification residues (TyGRe) - Apllication of membranes in the waste tyre recycling process - treatment of syngas and reaction atmospheres" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Agenzia Nazionale per le Nuove Tecnologie,L'energia e lo Sviluppo Economico Sostenibile durchgeführt. Die Altreifenverwertung stellt ein nicht vernachlässigbares Problem in der Abfallwirtschaftsplanung der Europäischen Gemeinschaft dar. Zwar existieren vielfältige Bemühungen, Altreifen zu recyceln, dennoch wird immer noch ein erheblicher Anteil (ca. 23 Prozent) auf Deponien gelagert. Pyrolyse und Vergasung sind vielversprechende Verfahren zur Herstellung von Hochleistungsmaterialien und zur Energieumwandlung. Beide Prozesse erzeugen einen Gasstrom, der als Brennstoff oder für chemische Reaktionen verwendet werden kann. Dennoch haben erste Ergebnisse aus Pilotanlagen und industriellen Anwendungen gezeigt, dass der Gesamtprozess ohne eine wertvolle Verwendung des festen Nebenprodukts unwirtschaftlich und damit nicht zukunftsfähig ist. Bei der Pyrolyse und Vergasung von Altreifen entsteht neben dem wasserstoffreichen Synthesegas ein kohlenstoffhaltiger Feststoff, der in der Vergangenheit als Verstärkungsfüllstoff in neuen Reifen oder als Aktivkohle getestet wurde. Im Rahmen dieses Projektes ein alternativer Prozess zum Materialrecycling untersucht werden. An den Vergasungsprozess wird ein zweiter Prozess gekoppelt, in dem durch Plasmasynthese Siliziumkarbid produziert wird. Der Gesamtprojektplan enthält drei Stufen: - Entwicklung eines nachhaltigen Prozesses zur Altreifenwiederverwertung mit Inbetriebnahme einer Prototypanlage, - Nachhaltigkeitsanalyse hinsichtlich ökonomischer, ökologischer und sozialer Aspekte, - Marktanalyse und Zukunftsaussichten bezüglicher möglicher Nachfrager. Innerhalb des Prozesses werden insgesamt zwei Gasströme anfallen, die mit Hilfe der Membrantechnik aufbereitet werden sollen. Aus dem Synthesegase des Vergasungsprozesses soll nach einer Wassergas-Shift-Reaktion CO2 abgeschieden werden. Die Keramiksynthese läuft unter einer Argon-Atmosphäre ab und es entsteht Kohlenstoffmonoxid, so dass ein Ar/CO-Gasgemisch anfällt. Dieses soll ebenfalls aufgetrennt werden, um das Argon in den Prozess zurückzuführen. Das Institut für chemische Verfahrenstechnik (CVT) ist für die Entwicklung und den Bau der Gaspermeationseinheit der Prototypanlage verantwortlich.