LOHC-Verfahrenstechnik
Über
Damit die LOHC-Technologie einen Beitrag zur disruptiven Transformation unseres Energiesystems leisten wird, ist es unser Ziel, die Technologiebereitschaft und Wirtschaftlichkeit der Wasserstoffspeicherung mittels der LOHC-Technologie zu optimieren. Wir konzentrieren uns dabei auf Ziele, die für die großtechnische Wasserstoffspeicherung mittels LOHC relevant sind. Um diese Ziele zu erreichen, arbeiten wir an der Optimierung des LOHC-Prozesses. In diesem Kontext konzentrieren wir unsere Forschung auf die grundlegende Qualität des organischen Trägermoleküls und die Stabilität des heterogenen Katalysators in Bezug auf:
- Lebensdauer des LOHC Fluids und Katalysators
- Entwicklung einer Prozessanalytik zur Bestimmung der LOHC-Alterung
- Aufbereitung des LOHC Fluids
- Betriebsstrategien für Reaktoren
- Demonstration der großtechnischen Wasserstoffspeicherung mittels der LOHC-Technologie
Forschungsthemen
Der Schwerpunkt unseres Forschungsteams liegt auf der Optimierung des Gesamtprozesses der Wasserstoffspeicherung mittels der LOHC-Technologie. Unser Forschungsschwerpunkt liegt darin den Einfluss der Qualität des LOHC-Fluids und des Wasserstoffs auf die Performance der Hydrierung und Dehydrierung aufzuklären. Hierbei konzentrieren wir uns auf das LOHC-Fluid Benzyltoluol/Perhydrobenzyltoluol. Als Performanceindikatoren dienen die Produktivität, Selektivität und Stabilität in der Hydrierung-und Dehydrierung, da die Parameter wesentlich die Wirtschaftlichkeit der Wasserstoffspeicherung definieren. Die Hydrierung und Dehydrierung können mit sehr hoher Selektivität, jedoch nicht perfekter Selektivität durchgeführt werden. Daher muss untersucht und bewertet werden, ob und wie die Bildung von Nebenprodukten die physikalischen und chemischen Eigenschaften des LOHC-Fluids und die Performance im LOHC-Prozess beeinflussen kann. Zusätzlich sind Nebenprodukte im technischen LOHC-Fluid enthalten und können während der Lagerung und des Transports des Fluids gebildet werden.
Daher untersuchen wir intensiv die strukturelle Zusammensetzung und die Quantifizierung möglicher Nebenprodukte unter Verwendung analytischer Standard- und fortschrittlicher Techniken wie HPLC, GC, EA, MS, APPI usw. Darüber hinaus ist es unser Interesse, den Einfluss dieser Nebenprodukte auf den LOHC-Prozess zu überwachen und maßgeschneiderte Trennverfahren zu etablieren, die im Labormaßstab praktikabel und im industriellen Maßstab wirtschaftlich sind. In diesem Kontext liegt ein besonderer Fokus auf dem Einsatz von Adsorptionstechnologien, um die Entfernung von geringen Mengen an Verunreinigungen aus dem LOHC-Fluid wirtschaftlich zu entfernen. Hier prüfen wir die grundsätzliche Eignung von kommerziellen Adsorptionsmaterialien im LOHC-Prozess und entwickeln bei Bedarf maßgeschneiderte Adsorptionsmaterialien. In einem weiteren Schritt werden grundlegende Auslegungsparameter für einen industriellen Adsorptionsprozess entwickelt.
Ein weiterer Schwerpunkt unseres Teams liegt auf dem Betrieb von kontinuierlichen Hydrier- und Dehydrierreaktoren. Die zentrale Forschungsfragen stellen die Stabilität des Betriebs der Reaktoren und die Untersuchung des Einflusses von Nebenprodukten auf die Reaktorperformance. Der Einfluss von Nebenprodukten auf die Performance fließt in die Entwicklung der Adsorptionsmaterialien ein, um so gezielt die störenden Materialien entfernen zu können.
Übergeordnetes Ziel ist es Betriebsstrategien und Prozessroutinen für den großskaligen Einsatz der LOHC-Technologie zu entwickeln. Die entwickelten Betriebsstrategien und Prozessroutinen können in einem stationären Wasserstoffspeicher auf Basis der LOHC-Technologie am Forschungscampus in Jülich getestet werden. Im Rahmen des Projekts „Living Lab Energy Campus“ wird ein sogenannter „One Reactor“ in der Leistungsklasse 300 kW am Forschungscampus in Jülich aufgebaut und betrieben. Weiterführende Informationen können auf der Projektwebsite „Living Lab Energy Campus“ gefunden werden.
