Satellitenprojekt PiCK

Chemische Energiespeicher aus CO2 herstellen

Das Satellitenprojekt „PiCK“ (Plasmainduzierte CO2-Konversion zur Speicherung regenerativer Energien) entwickelt einen neuartigen Prozess zur Nutzung von erneuerbarer Energie, der gleichzeitig das klimaschädliche CO2 als Kohlenstoffquelle einbindet. Als Basis für chemische Energiespeicher (wie z. B. Methan), für Plattformchemikalien und höherwertigere Materia­lien kann der Prozess dabei helfen, unsere natürlichen Ressourcen zu schonen und das Klima zu schützen.

Um elektrische Energie aus regenerativen Quellen wie Solar- oder Windenergie zur Umwandlung von CO2 zu verwenden, wird im Forschungsprojekt „PiCK“ die Erzeugung von Kohlenmonoxid (CO) mit Hilfe eines neuen technologischen Ansatzes verfolgt.

Die Forscher erarbeiten einen kombinierten Plasma- und Keramikprozess: In einem Mikrowellenplasma wird dabei zunächst Kohlendioxid (CO2) in CO und Sauerstoff (O) aufgespalten. In einem anschließenden Trennprozess wird der Sauerstoff mit Hilfe einer keramischen Membran aus dem Gasgemisch abgetrennt. Das zurückbleibende CO kann dann entweder in die bereits bestehende Gasinfrastruktur fließen oder aber als Baustein für die Herstellung von Plattformchemikalien, wie Methan, Methanol oder Formaldehyd, verwendet werden.

Damit aus der Dissoziationsreaktion von CO2 möglichst reines CO gewonnen werden kann, muss der Sauerstoff aus dem Reaktionsgleichgewicht entfernt werden. Die Partner der Universität Stuttgart und des Fraunhofer IGB entwickeln dafür neuartige und innovative Keramikmembranen, die Sauerstoff selektiv aus dem Plasma entfernen. Die zu lösenden komplexen Anforderungen an die Keramikmaterialien sind die hohe Trennleistung bei gleichzeitiger CO2-Toleranz und die Temperaturstabilität in einem Plasma, welches den Betrieb an die zur Verfügung stehende regenerative Energieressource anpasst.

 

So funktioniert der Prozess:

Mit Hilfe von Mikrowellen wird ein freistehendes und elektrodenloses Plasma erzeugt, das sich durch eine einfache Leistungsregelung und Skalierbarkeit auszeichnet. Der mit dem Plasmaprozess kombinierte Keramikprozess basiert auf perowskitischen Hochtemperatur­membranen. Diese Membranen sind nur durchlässig für Sauerstoff, nicht jedoch für CO, so dass eine hochselektive Trennung der Gase erfolgt