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Experimentelle Untersuchungen zur Verdampfungskühlung in einem Mikroreaktor für die Methanisierung

Experimentelle Untersuchungen zur Verdampfungskühlung in einem Mikroreaktor für die Methanisierung
Stellenausschreibung:

Experimentelle Untersuchungen zur Verdampfungskühlung in einem Mikroreaktor für die Methanisierung

Links:
Stellenart:

Bachelor- oder Masterarbeit

Institut:

IMVT

Eintrittstermin:

ab sofort

Kontaktperson:

Farsi, Sarvenaz

Hintergrund und Motivation

Die Erzeugung erneuerbarer Energien wie z.B. Wind- und Solarenergie deckt sich häufig weder zeitlich noch räumlich mit dem Energieverbrauch. Somit müssen Speicher- und Verteilungsmöglichkeiten bereitgestellt werden. Die vorliegende Arbeit, gefördert vom Kopernikus Power-to-X Projekt findet sich im Rahmen des  Power-to-Gas (PtG) Projekts, welches sich mit der Entwicklung von Energiespeicherungsprozessen und der CO2-Verwertung beschäftigt. Eine Möglichkeit, CO2 für die Energiespeicherung zu nutzen, besteht darain, dieses zusammen mit H2 in einer heterogen katalysierten Gasphasenreaktion zu Methan und Wasser umzusetzen. Methan wird im Gegensatz zu Wasserstoff in das Erdgasnetz eingespeist und ist somit transportierbar und in Erdgasspeichern speicherbar.

Die Temperatursteuerung der Reaktion von CO2 und Wasserstoff zu Methan ist jedoch stark exotherm und thermodynamisch begrenzt. Eine vielversprechende Alternative zu konventionellen Reaktoren sind mikrostrukturierte Festbettreaktoren aufgrund der deutlich verbesserten Wärmeübertragungseigenschaften, die es erlauben, die Reaktion in einem einzigen Reaktor bei sehr hohen Durchflussraten ohne großen Hot-Spot im Katalysatorbett durchzuführen. Damit wird eine Option zur Umwandlung von lokal verfügbarem CO2 bei schwankender Energiezufuhr aus erneuerbaren Quellen möglich.

Am Institut für Mikroverfahrenstechnik (IMVT-KIT) wurde ein neuartiger und kompakter mikrostrukturierter Festbettreaktor mit integrierter Kühlung zur katalytischen Methanisierung von reinem CO2 für Synthesegas-Durchsätze von bis zu 2 Nm3/h entwickelt und experimentell validiert. Als Kühlmedium wurde Wasser unter Druck (bis 20 bar) verwendet.

Aufgaben der Arbeit:

Ziel dieser Arbeit sind detaillierte Untersuchungen zum Einfluss von Prozessparametern wie Reaktionsdruck, Katalysator und Flussrate vom Kühlwasser in den Reaktorkühlkanälen auf Temperaturprofile und die CO2 Umsetzung. Optimierte Prozessbedingungen sollen identifiziert werden.

 

Die Ergebnisse der Arbeit werden innerhalb eines Institutsseminars vorgetragen.

Beginn der Arbeit: nach Absprache

Gutachter: Prof. Dr.-Ing. R. Dittmeyer

Betreuerin: M. Sc. Sarvenaz Farsi

Für weitere Information, schreiben Sie mir bitte eine E-Mail (sarvenaz.farsi@kit.edu).