Wie lassen sich erneuerbare Energien chemisch speichern? Mit dieser Frage befasst sich ein neues Schwerpunktprogramm der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), in dem 12 Forschungskonsortien untersuchen, wie sich katalytische Reaktionssysteme unter schwankenden Betriebsbedingungen bei der Nutzung von Wind- und Sonnenenergie verhalten.
Das geht aus einer Mitteilung des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) hervor, das das Schwerpunktprogramm „Katalysatoren und Reaktoren unter dynamischen Betriebsbedingungen für die Energiespeicherung und -wandlung“ (DynaKat) koordiniert.
Für die Umwandlung von Kohlendioxid oder Wasserstoff in Speichermoleküle wie Methan, Kohlenwasserstoffe oder Alkohole sind Katalysatoren, elektrochemische Zellen und Reaktoren notwendig. Wie sich der Einfluss wechselhafter dynamischer Gegebenheiten von außen – durch das Schwanken von Windstärke und Sonneneinstrahlung – auf die katalytischen Reaktionssysteme auswirkt, wurde bislang kaum betrachtet, so das KIT.
„Man weiß jedoch, dass sich die Struktur fester Katalysatoren und damit ihre katalytische Wirkung mit den Reaktionsbedingungen stark ändern kann. Dies ist wissenschaftlich hochspannend“, sagt Professor Jan-Dierk Grunwaldt von den Instituten für Technische Chemie und Polymerchemie (ITCP) sowie für Katalyseforschung und -technologie (IKFT) des KIT. Grunwaldt koordiniert das DFG-Schwerpunktprogramm DynaKat, an dem neben dem KIT zahlreiche weitere Forschungseinrichtungen in ganz Deutschland beteiligt sind, darunter das Forschungszentrum Jülich, die TU München und mehrere Max-Planck-Institute sowie das Berliner Fritz-Haber-Institut.
12 überregionale Forschungsprojekte
Die deutschlandweit zwölf interdisziplinären, überregionalen Forschungsprojekte untergliedern sich in 34 Teilprojekte, sieben von ihnen sind am Karlsruher Institut für Technologie verortet, das sich mit dem ITCP, dem IKFT sowie dem Institut für Mikroverfahrenstechnik (IMVT) beteiligt. Die Deutschen Forschungsgemeinschaft fördert das auf 6 Jahre angelegte Schwerpunktprogramm DynaKat zunächst für 3 Jahre mit 8,5 Mio. Euro. Der projektstärkste Partner ist das KIT.
„Wir wollen Veränderungen des Materials der Katalysatoren unter dynamischen Bedingungen grundlegend verstehen und verbessern“, so Erisa Saraçi, wissenschaftliche Mitarbeiterin am IKFT. Dafür werden alle beteiligten Prozesse untersucht, von den Vorgängen auf der atomaren Ebene des Katalysators bis zur räumlichen Verteilung der Stoffkonzentrationen und Temperaturen auf Reaktorebene.
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