Energiespeicherung via Wassersoff in Wasserstoff-Trägermolekülen

Wasserstoff gehört zu den vielversprechensden Energieträgern der Zukunft, da er vollkommen regenerativ hergestellt werden kann. In seiner Reinform ist es nur unter hohem Druck oder bei extremen Minustemperaturen möglich, ihn zu speichern und zu transportieren. Um den Aufwand zu reduzieren und Kosten zu sparen, bietet es sich an, Wasserstoff in organischen Trägermolekülen zu speichern. Erst durch die Bindung an sie bzw. die Umwandlung in sie, ist Wasserstoff unter Normalbedingungen leicht zu handhaben.

 Die Speicherung von Wasserstoff kann dabei grundsätzlich auf zwei Arten erfolgen:

  • Die reversible Bindung an eine aromatische Verbindung (LOHC)
  • die irreversible Umwandlung in einen konventionellen Energieträger wie Methanol oder Ameisensäure

Ziel des Teilprojektes ist es, die beiden Ansätze zu optimieren, ihre bevorzugten Anwendungsbereiche auszutesten und sie hinsichtlich ihrer Wirkungsgrade zu untersuchen.

 

ANSPRECHPARTNER

Dr. Andreas Bösmann
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg/ Lehrstuhl für Chemische Reaktionstechnik
Tel.: +49 9131 / 85-67 410
e-mail: Andreas.Boesmann(at)fau.de

 

TÄTIGKEITSFELDER

  • Im Rahmen des Teilprojektes werden verschiedene LOHC-Systeme (Toluol, N-Ethylcarbazol, Dibenzyltoluol, Azaborine) verfahrenstechnisch modelliert. Aus den entsprechenden Prozesssimulationen werden Erkenntnisse zum energetischen und exergetischen Wirkungsgrad abgeleitet und die thermodynamisch beste Verfahrensvariante identifiziert. Möglichkeiten und Potentiale der Prozessoptimierung werden durch die entsprechenden Arbeiten erforscht und die experimentellen Arbeiten in anderen Gruppen dadurch unterstützt.
  • Bewertung der Energiebilanz und Optimierung
  • Entwicklung von Reaktorkonzepten für die Wasserstoffspeicherung und –freisetzung
  • Katalysatorentwicklung
  • Entwicklung und Synthese von LOHCs und weiteren Substanzen
  • Bau und Betrieb von Reaktoren
 

KOMPETENZEN

  • Auslegung von Reaktoren
  • Trocknungsverfahren für Druckelektrolyse Wasserstoff
  • Interne und externe Wärmeintegration (Nutzung der Abwärme zum Kühlen, Heizung und für den eigenen Prozess)
  • Prozesssimulation und Exergieanalyse
  • Expertenwissen in den Bereichen Chemie und Verfahrenstechnik
  • Reaktionsthermodynamik und thermodynamische Beschreibung von Mischphasensystemen (Reaktionsgleichgewicht)
  • Identifikation von den in der Praxis auftretenden Problemen im Gesamtsystem (vor Aufbau Pilotanlage)
  • Energetische Optimierung von LOHC Systemen (Ziel Wirkungsgrad erhöhen)
  • Aufbereitung des Wasserstoffes auf Nutzungsreinheit (Stofftrennung) sonst z.B. Brennstoffzelle kaputt und Gesamtwirkungsgrad niedriger, beinhaltet auch Trocknungsverfahren für LOHC Prozesse
  • Katalysatorentwicklung
  • Entwicklung von ionischen Flüssigkeiten als Lösungsmittel, Funktionsmaterialien, Engineering Fluids (Schmierstoffe)
  • Ein-/Mehrphasenreaktionen/Katalyse
  • Hochdrucktechnik
 

LABOR UND EQUIPMENT

 

ANGEBOTE

  • Analyse von Energieprozessen (neben LOHC-Systemen auch andere Systeme zur Erzeugung, Speicherung und Nutzung von Energie) mit dem Ziel des Vergleichs mit alternativen Speichertechnologien (sowie der energetischen Prozessoptimierung)
  • Auslegung von LOHC-Speichersystemen
  • Entwicklung von maßgeschneiderter Chemie- und Prozesstechnik
  • Katalysatorentwicklung
  • Reaktorentwicklung
  • Bau von Prototypen
 

ANWENDUNGSGEBIETE

  • Windpark, Industrie, Büro-/Wohnhaus, Mobilität
  • Die Ergebnisse des Teilprojektes dienen prinzipiell allen Bereichen der Speicherung elektrischer Energie. Ein besonderer Schwerpunkt liegt hierbei auf großskaligen Systemen und Systemen mit Möglichkeiten zur Wärmeintegration.
  • Speicherung von großen Strommengen über lange Zeit (saisonaler Speicher)
  • Wasserstoffspeicher in der Chemieindustrie über LOHC
  • Energiespeicher im e-Mobilitätsbereich (als Back-up und Extension für Batterien)
  • Überregionaler Energietransport (Desertec, Island) mit LOHC
 

REFERENZPROJEKTE

  • Entwicklung von ultrakompakter Wasserstofffreisetzungseinheit für mobile Anwendungen
  • Systementwicklung Wasserstofffreisetzung und –speicherung für stationäre Anwendungen
  • Entwicklung von LOHCs
 

VERWANDTE THEMEN

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