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14.11.2017 | P2X

Maßgeschneidertes Synthesegas

Themenbild P2X final
Quelle: Forschungszentrum Jülich

Synthesegas wird in Zukunft eine zentrale Rolle in der chemischen Industrie einnehmen. Es ist eine Mischung aus Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff und kann als Grundbaustein dienen für Treibstoffe, Chemikalien und Kunststoffe. Im Projekt P2X wird erfolgreich an der sogenannten Hochtemperatur Co-Elektrolyse gearbeitet, um Synthesegas mit Hilfe von erneuerbaren Energien passgenau für verschiedenste Anwendungen herzustellen.  

Das Projekt P2X befasst sich mit der Erforschung und Entwicklung von Power-to-X Technologien. Darunter verstehen die aktuell 284 am Projekt beteiligten Mitarbeiter die Herstellung von essentiellen Grundstoffen für die drei Sektoren Energie, Mobilität und Chemie aus Wasser, Kohlenstoffdioxid und regenerativ erzeugtem Strom. Dabei werden sowohl die Materialentwicklung von Elektroden/Katalysatoren, die Prozessentwicklung als auch die technische Umsetzung der untersuchten Systeme betrachtet und bereits erste Erfolge erzielt. Diese zeigten sich beispielsweise durch neuartige Katalysatoren zur Verbesserung von Produktselektivitäten, elektrochemische Wirkungsgrade und katalytische Umsatzrate, sowie die Durchführung von Benchmarktests, ersten Hochskalierungen, und ausgiebigem Experiment- und Prozessengineering.

Synthesegas ist ein unverzichtbares Zwischenprodukt in einer zukünftigen chemischen Industrie, die nicht mehr auf fossilen Rohstoffen basiert. Diese Mischung aus Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff (H2) lässt sich aus Wasser, CO2 und regenerativ erzeugtem Strom herstellen und dient als Grundlage für verschiedenste chemische Produkte. Allerdings sind für verschiedene Produkte und Prozesse unterschiedliche Zusammensetzungen von Synthesegas (d. h. Verhältnis von H2 zu CO) notwendig. Eines der sechs Forschungscluster von P2X befasst sich daher mit der mit der Hochtemperatur Co-Elektrolyse um CO2, Wasserdampf und Strom aus erneuerbaren Energiequellen zu einem Synthesegas mit passgenauer Zusammensetzung (sog. „Tailoring") umwandeln zu können. So lassen sich aufwändige nachgelagerte Prozessschritte vermeiden und das System akkurat auf die zu produzierenden Folgeprodukte anpassen [1]. Die Leitung dieses Projektes liegt dabei bei  Dr. L.G.J. de Haart vom Forschungszentrum Jülich. Erste Untersuchungen zur Änderung der Synthesegaszusammensetzung ergaben H2 zu CO Verhältnisse von 1:1 bis 4:1 durch die Variation des CO2-Anteils im Feedgas bei konstantem Wassergehalt. Diese Verhältnisse sind der relevante Spielraum der Synthesegaszusammensetzung, den großtechnische Anlagen zur Herstellung unterschiedlicher wichtiger Grundstoffe der Chemie benötigen. [2,3]

[1]: S.R. Foit, I.C. Vinke, L.G.J. de Haart, R.-A. Eichel, Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 5402-5411.

 [2]: 12.-15.06.2017: 1st International Conference on Electrolysis (Kopenhagen, DK)
S.R. Foit, L. Dittrich, V. Vibhu, I.C. Vinke, R.-A. Eichel, L.G.J. de Haart: „Electrochemical Tailoring of Syngas”

[3] 23.-28.07.2017: 15th International Symposium on Solid Oxide Fuel Cells (Hollywood (FL), USA)
S.R. Foit, L. Dittrich, V. Vibhu, I.C. Vinke, R.-A. Eichel, L.G.J. de Haart: „Co-Electrolysis, Quo Vadis?“

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Grafik. Quelle: Angewandte Chemie [JPG, 126.4 KB, nicht barrierefrei]

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