Leistungsdichte H2-Freisetzung in LOHC-Reaktoren mittels effizienter Flächenkatalysatoren (LOReley)

Die Umstellung der Energiegewinnung auf erneuerbare Quellen führt zu dezentraler und zeitlich wechselnder Bereitstellung von elektrischer Energie. Dies erfordert die Entwicklung von effektiven Speicher- und Transporttechnologien für Überschussenergie. Elektrolytisch gewonnener Wasserstoff unter der Verwendung von erneuerbarem Strom kann zwar emissionsarm gewonnen werden, zeichnet sich allerdings durch geringe volumetrische Speicherdichten aus. Das Handling des explosiven Gases erfordert weiterhin hohe sicherheitstechnische Anforderungen. Um diese Limitierungen zu überwinden steht eine Reihe von chemischen Speichermolekülen zur Verfügung.

Flüssige organische Wasserstoffträger (LOHC, liquid organic hydrogen carriers) wie das Molekül Benzyltoluol stellen dabei eine Möglichkeit zur sicheren, gut skalierbaren und kosteneffizienten Speicherung von erneuerbar gewonnenem Wasserstoff dar. Durch Hydrierung des Benzyltoluols mit der sechsfachen molaren Menge an Wasserstoff, kann dieser effizient gespeichert werden. Besteht ein zusätzlicher Bedarf an elektrischer Energie erfolgt durch die Dehydrierung die erneute Freisetzung des Wasserstoffs.

Dabei handelt es sich um stark exo- bzw- endotherme und durch Edelmetalle katalysierte Reaktionen, woraus sich Anforderungen an das Prozesskonzept ergeben. Einerseits soll den Reaktanten eine hohe Anzahl an aktiven Edelmetallzentren zur Verfügung stehen um den Prozess in seiner Wirtschaftlichkeit zu steigern. Außerdem wird ein effizienter Wärmetransport in einem Reaktor benötigt, welcher ein ortsabhängiges Verhältnis aus Gas- und Flüssigkeitsvolumen aufweist.

Der Forschungsschwerpunkt des LOReley-Projekts liegt deshalb in der Entwicklung eines neuartigen Reaktorkonzepts, welches sich die Laserstrukturierung von Oberflächen zu Nutze macht. Dadurch soll die Modifikation eines einfachen Plattenwärmeüberträgers zu einem kompakten, leichten und leistungsdichten chemischen Reaktor ermöglicht werden. Der Forschungsfokus und unsere Kompetenzen liegen einerseits in der Konzeptionierung und reaktionstechnischen Charakterisierung des neuartigen Reaktors und andererseits in der analytischen Untersuchung und Optimierung der Katalysatorschichten.

Das Verbundprojekt wird im Rahmen der BMWi-Forschungsförderung im 7. Energieforschungsprogramm „Innovationen für die Energiewende“ der Bundesregierung für eine Laufzeit von 36 Monate gefördert. Kooperationen und assoziierte Partnerschaften mit den Forschungseinrichtungen Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut und Technische Universität Clausthal, sowie den Unternehmen Hydrogenious LOHC Technologies GmbH, AMPHOS GmbH, MIOPAS GmbH und Kelvion PHE GmbH ermöglichen den interdisziplinären Wissenstransfer im Verbundprojekt.