Verbundvorhaben: PKat4Chem - Plasmakatalytische einstufige Synthese von C1-C4-Kohlenwasserstoffen aus CO2 durch Emaille als innovativer Elektrodenwerkstoff in Kombination mit einem selektiven Katalysator; Teilvorhaben: Entwicklung der Mikro- und Nanostruktur der Emaille mit begleitender, hochauflösender Analytik
Zeitraum
2025-01-01 – 2027-12-31
Bewilligte Summe
517.322,66 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03EE5187F
Leistungsplansystematik
Rückverstromung von Wasserstoff und erneuerbaren Gasen/Brennstoffen - CO2-Nutzung [EA1708]
Verbundvorhaben
01273067/1 – PKat4Chem - Plasmakatalytische einstufige Synthese von C1-C4-Kohlenwasserstoffen aus CO2, durch Emaille als innovativer Elektrodenwerkstoff in Kombination mit einem selektiven Katalysator
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE.IIC2)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE5)
Förderprogramm
Energie
Der Fokus der Arbeiten des Fraunhofer-Instituts IMWS ist in diesem Teilvorhaben insbesondere auf die Mikro- und Nanostruktur der funktionalisierten Emaille mit eingebrachtem Katalysator gerichtet. Dabei wird das IMWS bei den Materialentwicklungen im Projekt hochauflösende Analytik anwenden, wodurch vorrangig die Charakterisierung der emaillierten und katalytisch wirksamen Elektroden für die Niedertemperatur-Plasmakatalyse (NTPK) vorangebracht wird. Desweiteren werden mittels Nanostrukturdiagnostik sowie Oberflächenanalytik die Fertigung und Optimierung des Katalysatorsystems sowie die Validierung der NTPK im industriellen Einsatz unterstützt. Während des Projektes sind eine Vielzahl an Proben aus unterschiedlichsten Materialien und Materialpaarungen zu untersuchen. Dabei ist zunächst eine umfassende Beschreibung der Bauteile (Materialhomogenität, Porenverteilung, Schichtdicke, etc.) vonnöten. Diese erfolgt sowohl zerstörungsfrei z.B. mittels Tomographie als auch mit höchstauflösenden Techniken der Nanostrukturdiagnostik, wie z.B. Transmissionselektronenmikroskopie (TEM). Ein Verständnis über die Vorgänge an den Grenzflächen Emaille/Substrat, Emaille/Katalysator, Emaille/Plasma, Katalysator/Plasma soll mittels modernster Techniken der Mikrostrukturdiagnostik gewonnen werden, um daraus Aussagen zur Langlebigkeit der Materialien treffen zu können. Außerdem sollen die Ursachen von evtl. auftretenden Fehlerbildern sowie anderweitigen Materialveränderungen abgeleitet und ggf. Materialversagen vorausgesagt werden. Auf Basis dessen soll das Gesamtsystem Stahlsubstrat-Emaille-Katalysator so weiterentwickelt werden, dass eine möglichst hohe Plasmaeffizienz (hoher Eduktumsatz und Methanol-Selektivität) sowie eine hohe Anlagenstandzeit der Elektroden erreicht werden.