Mesoskala (INW-2)

Chemische Energiespeicherung mit Fokus auf Funktionsmaterialien

Im Bereich 2 „Mesoskala“ des INW steht die Konfektionierung der katalytisch aktiven Zentren in einem geeigneten Katalysatorpellet oder katalytisch aktiven Formkörper im Vordergrund, um z. B. den Einsatz der entsprechenden Materialien in Großanlagen zu ermöglichen. Der Bereich untersucht und optimiert das komplexe Wechselspiel aus Stofftransport, Wärmetransport und katalytischer Reaktion auf Katalysatorpellet-Ebene. Verfahren zur Chemischen Wasserstoffspeicherung zeichnen sich durch eine extreme Volumenveränderung im Reaktor als Funktion des Umsatzes aus. Damit sind Fragestellungen der effizienten Zu- und Abfuhr von Reaktanden und Wärme entscheidend für die Leistungsfähigkeit des eingesetzten geformten Katalysators. Die verwendeten Katalysatormaterialen müssen daher nicht nur im Hinblick auf ihre Oberflächenchemie (Stabilisierung der Katalysatornanopartikel, Benetzung der Flüssigphase, Vermeidung von Nebenreaktionen durch Trägerazidität, etc.), sondern auch in Bezug auf ihr Porennetzwerk zur Optimierung der Stoff- und Wärmetransporteigenschaften weiterentwickelt werden. Ein weiterer wichtiger Aspekt der Forschung in diesem Bereich sind Untersuchungen zum Edelmetall- und Metallrecycling von Katalysatoren, die am Ende ihres Betriebszyklus angelangt sind. Für das Edelmetall- und Metallrecycling muss die Metallbeladung eines „verbrauchten“ Katalysators wieder in Lösung gebracht werden und aus der Lösung die aktive Metallkomponente möglichst vollständig zurückgewonnen werden. Diese Arbeiten sollen auf etablierten Verfahren zu Edelmetallrecycling (z. B. von Abgas-Katalysatoren von Verbrenner-Fahrzeugen) aufbauen und diese für die Aufarbeitung von Hydrier- und Dehydrierkatalysatoren adaptieren und optimieren.