Katalytische Methanisierung von Kohlenstoffdioxid

Die zunehmende Präsenz erneuerbarer Energien auf dem Strommarkt macht die Entwicklung von Lösungen zur Energiezwischenspeicherung erforderlich, um fluktuierende Stromverfügbarkeiten kompensieren zu können. Hierzu werden sogenannte „Power-to-Gas“ Verfahren als vielversprechende Optionen angesehen. Einen essentiellen Teilschritt eines solchen Verfahrens stellt die katalytische Methanisierung dar. Hierbei wird Wasserstoff mit einer Kohlenstoffquelle wie CO₂ zu Methan umgesetzt, das als SNG in das bestehende Erdgasnetz eingespeist oder rückverstromt werden kann. Zur reaktionstechnischen Auslegung und Optimierung von Reaktoren und Prozessen ist ein detailliertes Verständnis der auftretenden mechanistischen Vorgänge und der damit verbundenen kinetischen Beschreibung notwendig. Die stark exotherme Natur der CO₂ Methanisierung und das Auftreten von Neben- bzw. Parallelreaktionen stellen Herausforderungen an die experimentelle Erfassung der Reaktion dar, welche als Grundlage für eine akkurate mathematische Beschreibung dienen. In diesem Projekt wird die CO₂ Methanisierung ergänzend zu klassischen reaktionstechnischen Methoden in Reaktoren untersucht, welche die Messung von axialen Temperatur- und Konzentrationsverläufen ermöglichen. So können auftretende Zwischenprodukte und Temperaturverläufe erfasst werden, was in klassischen differentiellen oder integralen Laborreaktoren nicht möglich ist. Letztlich erlauben die Methoden die Ableitung von fortschrittlichen Kinetiken und Reaktormodellen, welche um partikelaufgelöste CFD-Simulationen ergänzt werden können.