Nachhaltiger Wasserstoff (H2) ist eine Schlüsseltechnologie für die Abkehr von einer fossilen zu einer nachhaltigen Energiewirtschaft. In sonnenreichen Regionen mit einer hohen Verfügbarkeit an erneuerbarer Energie lässt sich dieser über die Wasserelektrolyse günstig und klimaneutral herstellen. Der Aufbau einer H2 Speicher und Transportinfrastruktur ist jedoch komplex und teuer, sodass Trägermoleküle wie Ammoniak, Dimethylether (DME), Methan und Methanol (MeOH) eine vorteilhafte Alternative darstellen. Diese haben eine höhere H2-Speicherdichte im Vergleich zu komprimiertem H2 und aufgrund ihrer einfacheren Handhabbarkeit kann bestehende Infrastruktur verwendet werden.
Prädestiniert ist hier DME, da es ein sehr geringes Treibhausgaspotential aufweist, weder gesundheits- noch umweltschädigend ist und für die Produktion, im Vergleich zu H2, weniger Wasser benötigt wird. So hat DME das Potential die Umweltbelastung im Produktionsland zu lindern. Nachhaltiges DME wird aus Elektrolyse-H2 und atmosphärischem oder biogenem CO2 hergestellt. Für einen effizienten Kohlenstoffkreislauf muss das bei der Rückreaktion von DME zu H2, via Dampfreformierung, gebildete CO2 abgetrennt und als Rohstoff für weitere DME-Synthesen rückgeführt werden. Aufgrund ähnlicher physikalischer Eigenschaften von CO2 und DME ist die Verwendung von Flüssiggastanker für den Langstreckentransport möglich. Dies ermöglicht Punkt-zu-Punkt Verbindungen von H2-Importhäfen und H2-Erzeugungsprojekten. Für eine effiziente Freisetzung muss die Dampfreformierung zusätzlich bei niedrigen Temperaturen und ohne die Bildung von Nebenprodukten ablaufen. Elektrolyse, DME-Synthese und CO2-Abscheidung sind mit heutigem Stand der Technik bereits industriell umsetzbar, wohingegen die DME-Dampfreformierung noch nicht ausreichend erforscht ist.
Unter dem Namen „Dimethylether als Wasserstoffträger – Experimentell validierte Entwicklung eines skalenübertragbaren Reaktormodells zur Wasserstoffproduktion via Dampfreformierung“ soll die technische Lücke in einem DME/CO2-Wasserstoffspeicher- und -transportkreislauf im Rahmen des Promotionsvorhabens geschlossen werden.
Ziel hier ist die wissenschaftliche Untersuchung der DME-Dampfreformierung durch die Entwicklung und experimentelle Validierung eines Reaktormodells im Miniplantmaßsstab. Für die modellgestützte Auslegung dieses Reaktors ist eine vollumfängliche kinetische Modellierung von kommerziellen und experimentell validierten Katalysatoren notwendig. Dieses im Miniplantmaßstab evaluierte System kann nachfolgend als Basis für weiteres Scale Up herangezogen werden.