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SolChem - Helmholtz Energie- und Wasserstoffinitiative der Helmholtz-Gemeinschaft

SolChem - Helmholtz Energie- und Wasserstoffinitiative der Helmholtz-Gemeinschaft
Ansprechpartner:

Pfeifer, Peter

Partner:

Institut für Nanotechnologie (INT), KIT, Eggenstein-Leopoldshafen, Deutschland

Starttermin:

2013

Endtermin:

2015

Wasserstoff eignet sich prinzipiell hervorragend zur Speicherung und Umwandlung von Energie. Organische Komponenten wie Cyclohexan, Methylcyclohexan, Decalin, etc. können leicht H2 unter Bildung von Aromaten wie Benzol, Toluol, Naphtalin, etc. abspalten und auch relativ leicht wieder hydriert werden, um so als Wasserstoffspeicher zu fungieren. Der große Vorteil dieser Speichermethode ist darin zu sehen, dass H2 im Gegensatz zu anderen Verfahren frei von CO und anderen Kontaminationen ist, dass die verwendeten Stoffe recyclebar sind und dass die Hydrier-/Dehydrierungsschritte reversibel ablaufen.

Seit den 80er-Jahren gibt es Versuche Cycloalkane als Wasserstoffspeicher zu nutzen. Die praktische Umsetzung scheitert häufig an den hohen spezifischen Wärmeströmen für die stark endothermen Dehydrierungsreaktionen, die bei hohen Durchsätzen benötigt werden.

Hier stellt die Mikroreaktionstechnik eine viel versprechende Methode dar, um die hohen Wärmeübertragungsleistungen zu realisieren und diese Systeme auch als Wärmespeicher zu benutzen.

Am Institut wurden Entwicklungen zum Reaktordesign und der Katalysatorbeschichtung vorangetrieben und die Möglichkeiten der Membranintegration erforscht. Es wurden Reaktormodule zur Trennung von Wasserstoff aus der Dehydrierung von Methylcyclohexan entwickelt und getestet. Außerdem wurden Katalysatoren und Kinetik der Hydrierung von Toluol bei 300°C und 30 bar untersucht, um eine effiziente Wärmerückgewinnung aus dem sogenannten Liquid Organic Reaction Cycle (LORC) zu erzielen.

Publikationen:

Optimization of membrane area to catalyst mass in a microstructured membrane reactor for dehydrogenation of methylcyclohexane [in press]  .
Cholewa, M.; Zehner, B.; Kreuder, H.; Pfeifer, P.
2017. Chemical engineering and processing. doi:10.1016/j.cep.2017.10.011 

Konzept zur Chemischen Wärmespeicherung mit flüssigen organischen Hydriden  .
Wagner, C.; Cholewa, M.; Ulmer, U.; Poncette, D.; Patyk, A.; Fichtner, M.; Dittmeyer, R.; Pfeifer, P.
2017. Chemie - Ingenieur - Technik, 89 (3), 341-345. doi:10.1002/cite.201600025 

Heat storage by the dehydrogenation of methylcyclohexane - Experimental studies for the design of a microstructured membrane reactor  .
Kreuder, H.; Boeltken, T.; Cholewa, M.; Meier, J.; Pfeifer, P.; Dittmeyer, R.
2016. International journal of hydrogen energy, 41 (28), 12082–12092. doi:10.1016/j.ijhydene.2016.05.140