Labor für nachhaltige Syntheseprodukte

In unserem Labor für nachhaltige Syntheseprodukte entwickeln, testen, charakterisieren und optimieren wir Prozesse, Reaktoren und Materialien zur Synthese von Power-to-X-Produkten, zur Wasserstofferzeugung aus nachhaltigen Syntheseprodukten und zu Direct Air Capture (DAC). Für unsere anwendungsorientierte Forschung entwickeln, bauen, prüfen und optimieren wir Prototypen, Miniplants und Pilotanlagen.

Lassen Sie uns gemeinsam an Ihrer Fragestellung arbeiten!

Virtueller Rundgang durch das Labor für nachhaltige Syntheseprodukte

Unsere Services im Labor für nachhaltige Syntheseprodukte:

 

Material-/Katalysatorscreening und -charakterisierung

In unseren Anlagen untersuchen wir Materialien mit dem Ziel, die Wirtschaftlichkeit der industriellen Prozesse zu verbessern. Wir testen Ihren Katalysator (kommerzielles Produkt oder noch in der Entwicklung befindlich) nach Ihren Bedürfnissen. Die häufigsten Untersuchungen sind Langzeitanalysen über mehrere Tausend Stunden in einem Betriebspunkt oder unter dynamischen Bedingungen. Durch Faseroptik können wir schnelle und ortsaufgelöste Temperaturmessungen durchführen. Aus kinetischen Messungen entwickeln wir für Sie robuste kinetische Modelle. Wir testen für Sie Katalysatorformkörper ebenso wie -pulver. Wir analysieren im Detail die Produktverteilung und deren Einflussfaktoren auf nachgelagerte Prozesse.

Unsere Anlagen:

 

Reaktor- und Prozessdemonstration

Unsere Anlagen und Teststände eignen sich als Plattformen, um Ihre Produkte zu testen, zu benchmarken, weiter zu entwickeln und zu optimieren. Es können sowohl Katalysatoren als auch Reaktoren unter realitätsnahen bzw. emulierten Bedingungen und unter realen Prozesskonfigurationen getestet werden, z. B. für die Ammoniak- oder Methanolsynthese, für Reformierungsreaktionen und für Reaktivdestillationen. In Verbindung mit unseren Kompetenzen in der Messung und Modellierung können die Reaktoren und Prozesse bewertet werden. Die Ergebnisse der Messkampagnen können durch unser Simulationsteam für eine Prozessoptimierung genutzt werden. Da unsere Miniplants intern entwickelt und programmiert werden, können wir flexibel auf Kundenwünsche reagieren. Regelstrategien passen wir maßgeschneidert an. 

Unsere Anlagen:

 

Herstellung von Mustermengen

In unseren Anlagen können wir Mustermengen herstellen und daraus Schlüsse für die Optimierung Ihres Prozesses ziehen. Sei es für die Mustermengen zur Durchführung einer Produktzertifizierung, für Nischenprodukte mit kleinen Mengen und hohen Margen oder für die Demonstration eines Proof of Concept: Dank unserer flexiblen Anlagen und Teststände produzieren wir Ihr Molekül, z. B. Destillationsprodukte, Isotope/Isomere. Zudem bieten wir Ihnen eine umfangreiche Palette an Analytikdienstleistungen an.

Unsere Anlagen:

Weitere Informationen zum Forschungsthema Nachhaltige Syntheseprodukte

Geschäftsfeldthema

Nachhaltige Syntheseprodukte

Geschäftsfeld

Wasserstofftechnologien

Oberflächenanalyse mit Röntgenphotoelektronen-Spektroskopie: HT-NAP-XPS

HT-NAP-XPS
© Fraunhofer ISE
Die HT-NAP-XPS-Anlage des Fraunhofer ISE zur Materialcharakterisierung.

Technische Daten

  • Probengröße bis zu 40 mm x 40 mm x 40 mm
  • Inerter Probentransfer unter Schutzgas von Glovebox bis zur Messposition
  • Al Kα monochromatische Röntgenquelle, Anregungsenergie von 1.486,6 eV
  • Beheizte Probenplattform bis 1.000 °C
  • Ionoptika GCIB 10S zum Ionenbeschuss der Oberfläche (Reinigung, Tiefenprofil)

 

Wir bieten Ihnen

  • Messung von Übersichtsspektren und hochaufgelösten Detailspektren
  • Auswertung und Interpretation der Messdaten
  • XPS-Untersuchungen im Hochvakuum und unter definierter Gas-Atmosphäre
  • N2, Ar, H2, H2O, O2, CO, CO2, NH3 (oder Gasgemische)
  • Tiefenprofilerstellung durch kontrolliertes Sputtern mittels Argon-Ionen/-Clustern

 

Ausführliches Leistungsangebot HT-NAP-XPS

Druck- und Vakuumdestillationskolonne

Druckdestillationskolonne
© Fraunhofer ISE / Foto: Joscha Feuerstein
PN50 Druckdestillationskolonne mit einer Gesamthöhe von 7,5 Metern. Die Kolonne kann sowohl im Vakuum als auch bis zu 35 bar Überdruck betrieben werden.

Technische Daten

  • Druck: Vakuum bis zu 35 bar, ü
  • Temperatur: -40 bis zu 250 °C (im Kondensator: -90 bis 200 °C)
  • Nenndurchmesser: DN50
  • Im Trennbetrieb: bis zu 50 theoretische Stufen, je nach gewählter Packung
  • Reaktivdestillation: bis zu 30 theoretische Stufen, je nach gewählter strukturierter Packung. Es können ca. 500 g Katalysator eingesetzt werden
  • Eduktzufuhr: 100 g/h bis zu 5 kg/h

 

Wir bieten Ihnen

  • Vollautomatisierte Destillationskolonne für den Unter- und Überdruckbereich
  • Mehrere Probenahmestellen und Temperaturmessungen über die Länge von 7,5 Metern ermöglichen eine Untersuchung der Gradienten entlang der Kolonne
  • Ausstattung mit Katalysatoreinbauten möglich, damit sind Reaktivdestillationen in der Kolonne durchführbar

 

Ausführliches Leistungsangebot Druck- und Vakuumdestillationskolonne

Scale-Down-Miniplant für die Methanolsynthese

Scale-Down-Miniplant für die Methanolsynthese
© Fraunhofer ISE / Foto: Joscha Feuerstein
Die dynamische Scale-Down-Miniplant (rechts) mit hochauflösender Analytik (links).

Technische Daten

  • Ölgekühlter Reaktor, der so ausgelegt ist, dass er sich ähnlich einem dampfgefühlten Reaktor verhält
  • Innendurchmesser 13 mm
  • Druck: bis zu 85 bar
  • Temperatur: bis zu 300 °C
  • Produktionsleistung: bis zu 150 g/h Rohmethanol

 

Wir bieten Ihnen

  • Vollautomatisierte Miniplant für die Hochdrucksynthese von PtX-Kraftstoffen mit Fokus auf den dynamischen Betrieb und hochauflösende Messtechnik (Faseroptik, FT-IR) z. B. präzise Kinetikmessung für die Methanolsynthese aus CO2-reichen Gasen
  • Kleinmengenproduktion für die Analyse ausgewählter Nebenkomponenten z. B. der Methanolsynthese

Material-/Katalysatorscreening und -charakterisierung | Reaktor- und Prozessdemonstration | Herstellung von Mustermengen anfragen

Prozess-Miniplant für die Methanolsynthese

Prozess-Miniplant für die Methanolsynthese
© Fraunhofer ISE / Foto: Joscha Feuerstein
Ein Mitarbeiter des Fraunhofer ISE installiert die Beheizung und Isolierung am Methanolsynthese-Reaktor.

Technische Daten

  • Druck: bis zu 50 bar
  • Temperatur: bis zu 300 °C
  • Produktionsleistung: bis zu 800 g/h Rohmethanol

 

Wir bieten Ihnen

  • Vollautomatisierte, zweistufige Miniplant inkl. Rezyklierung für die Methanolsynthese mit Fokus auf die Prozessdemonstration und den Langzeitbetrieb zur Untersuchung von Katalysatorformkörpern. Integrierte Online-Analytik (ND-IR-Gasanalyse, Refraktometer für das Rohmethanol)
  • Über 6.000 Betriebsstunden mit gereinigten Hüttengasen im Forschungsprojekt Carbon2Chem® erfolgreich absolviert.
  • Demonstrationsmengenproduktion für spezifische Fragestellungen rund um die Methanolsynthese
  • Kleinmengenproduktion für die Analyse ausgewählter Nebenkomponenten z. B. der Methanolsynthese

Reaktor- und Prozessdemonstration | Herstellung von Mustermengen anfragen

Kinetic Investigation and Screening Setup

Kinetic Investigation and Screening Setup
© Fraunhofer ISE / Foto: Joscha Feuerstein
Die Kinetic Investigation and Screening Setup-Anlage mit aufgeklapptem Reaktorofen.

Technische Daten

  • Druck: bis zu 80 bar
  • Temperatur: bis zu 300 °C
  • Reaktorgrößen: Innendurchmesser 4 bzw. 8 mm bei einer Katalysatorbettlänge von 400 mm

 

Wir bieten Ihnen

Vollautomatisierte Anlage für die kinetische Untersuchung von katalytischen Festbettreaktionen: Die Kinetic Investigation and Screening Setup-Anlage („KISS“) ermöglicht die Messung von axial aufgelösten Konzentrationsprofilen (Zapfstellen in Kombination mit FTIR) bei einer gleichzeitigen hochaufgelösten Überwachung des axialen Temperaturprofils (faseroptische Temperaturmessung).

 

Presseinformation, März 2022: Fraunhofer ISE entwickelt mobilen Teststand für hochaufgelöste Power-to-X-Kinetikanalyse

 

Material-/Katalysatorscreening und -charakterisierung anfragen

Direct Air Capture

Direct Air Capture
© Fraunhofer ISE / Foto: Joscha Feuerstein
Direct Air Capture Experimente am Fraunhofer ISE.

Technische Daten

  • Auf kleiner Skala (Fokus auf das Screening / Charakterisierung des Adsorbens)
    • ca. 100 g Adsorbens
    • Automatisierte Messung von Durchbruchskurven für die CO2-Adsorption und -desorption
    • Temperatur: bis zu 400 °C
    • Druck: zwischen 0,1 und 8 bar, abs
    • Untersuchung von Gasmischungen möglich
  • Auf großer Skala (Fokus auf die Prozessentwicklung):
    • Vier Reaktoren à 500 ml zur parallelen Beschickung mit unterschiedlichen Gasen
    • Vollautomatische Prozessführung mit programmierten Sequenzen
    • Durchfluss: bis zu 1.600 l/min (120 kg Luft/h)
    • Vorkonditionierung der zugeführten Luft (Temperatur / Feuchte / Schadgasbeimischung)
    • CO2-Abscheidekapazität von insges. 1.800 g/d
    • Temperatur: bis zu 500 °C
    • Druck: zwischen 0,01 und 10 bar, abs

 

Wir bieten Ihnen

  • Zur Untersuchung der für den Klimaschutz entscheidenden Schlüsseltechnologie Direct Air Capture (DAC) stehen am Fraunhofer ISE zwei Anlagen zur Verfügung. Die eine ist auf die Auswahl und Charakterisierung geeigneter Materialien im Labormaßstab spezialisiert. Die andere kann in vier parallelen Reaktoren Beiträge zur Skalierung und damit zur Prozessentwicklung liefern.
  • Im Fokus unserer Forschung an DAC steht die Erforschung der selektivsten Sorbenzien und damit die Optimierung des Energieaufwands zur Abscheidung pro Gewichtseinheit CO2. Die Optimierung dieser Größe ebnet den Weg zur Wirtschaftlichkeit der untersuchten Prozesse.

Reaktor- und Prozessdemonstration anfragen

Teststand für Herstellung und Untersuchung von Olefinen

Technische Daten

  • Druck: bis zu 80 bar
  • Temperatur: bis zu 650 °C
  • Durchfluss: max. 150 g/h (versch. Kohlenwasserstoffe)

 

Wir bieten Ihnen

Vollautomatisierte Anlage für die kinetische Untersuchung von katalytischen Festbettreaktionen. Sie ermöglicht die Messung von örtlich aufgelösten Konzentrationsprofilen bei einer gleichzeitigen hochaufgelösten Überwachung des axialen Temperaturprofils (16 Temperatursensoren, 11 Zapfstellen, GC-FID/TCD). 

Material-/Katalysatorscreening und -charakterisierung | Reaktor- und Prozessdemonstration anfragen

Reformer-Teststand

Technische Daten

  • Druck: bis zu 300 mbar, ü
  • Temperatur: bis zu 800 °C
  • Kraftstoffzufuhr: Bis zu 40 l/min Ammoniak-Gas, bis zu 50 l/min DME

 

Wir bieten Ihnen

  • Vollautomatisierte Anlage für die Reformierung von PtX-Kraftstoffen. Ausstattung mit hochauflösender Messtechnik (MS, FTIR).
  • Erfolgreiche Demonstration der Reformierung von Ammoniak, Dimethylether (DME) und weiteren Kraftstoffen. Wärmeeinbringung durch elektrisch beheizten Katalysator, variable Luft-Kraftstoff-Stöchiometrien und autotherme Fahrweise möglich
  • Ausstattung mit einem Abgaswäscher zur Vermeidung gasförmiger Ammoniakemissionen

Reaktor- und Prozessdemonstration anfragen

4-fach-Parallel-Reaktor für den kontinuierlichen Betrieb

Technische Daten

  • Typisches Katalysatorbett: 2 mL
  • Gaswechselzahlen (GHSV) zwischen 10.000 und 100.000 h-1
  • Druck: bis zu 90 bar, ü
  • Temperatur: bis zu 500 °C

 

Wir bieten Ihnen

  • Vollautomatisierter Teststand zur Kinetik- und Auswahlprüfung pulverförmiger Katalysatoren. Online-Analyse in der Gasphase per GC, FT-IR möglich
  • Vier parallel betriebene Reaktoren ermöglichen einen hohen Probendurchsatz. Gleiche Katalysatoren können mit unterschiedlichen Edukten oder ungleiche Katalysatoren mit dem gleichen Edukt beschickt werden. 

Material-/Katalysatorscreening und -charakterisierung anfragen

8-fach-Parallel-Reaktor für den kontinuierlichen Betrieb

Technische Daten

  • Typisches Katalysatorbett: 4 mL
  • WHSV (Weight Hourly Space Velocity): 5-20 h-1
  • Druck: bis zu 80 bar,ü
  • Temperatur: 20-300 °C
  • Eduktzufuhr: 5-25 g/h je Reaktor 

 

Wir bieten Ihnen

Vollautomatisierter Teststand für Flüssigphasenreaktionen wie z. B. die DME-Synthese aus Methanol. Acht parallel betreibbare Reaktoren erlauben ein schnelles Screening vieler verschiedener Katalysatoren und die Untersuchung ihrer Langzeitstabilität. Ausstattung mit hochauflösender Messtechnik (FTIR, MS), zudem umfangreiche post-mortem-Analyse des Katalysators möglich (Germanium FTIR-ATR, XPS…)

Material-/Katalysatorscreening und -charakterisierung anfragen

LOHC-Miniplant

Technische Daten

  • Druck: bis zu 9,5 bar, ü
  • Temperatur: bis zu 250 °C
  • Produktionsleistung: bis zu 4 kg/h

 

Wir bieten Ihnen

  • Vollautomatisierte Anlage zur Untersuchung der Hydrierung und Dehydrierung von flüssigen organischen Wasserstoffträgern (Liquid Organic Hydrogen Carrier, LOHC) mit neuen Katalysatoren
  • Reaktor mit mehreren Temperaturmesspunkten zur Aufnahme eines axialen Profils
  • Umfangreiche Analyse möglich (GC-MS, Germanium FTIR-ATR, XPS…)

Reaktor- und Prozessdemonstration anfragen

Adsorptions-Teststand mit Hochdruck-Magnetschwebewaage

Technische Daten

  • Druck: bis zu 85 bar
  • Temperatur: bis zu 500 °C
  • Messgenauigkeit der Waage: 200 µg

 

Wir bieten Ihnen

  • Vollautomatisierter Teststand mit Hochdruckdosiereinheit und Magnetschwebewaage zur Untersuchung des Adsorptionsverhaltens von Feststoffen
  • Erfolgreicher Betrieb über 2.000 Stunden im Projekt PICASO zur Adsorption von Ammoniak auf verschiedenen Chloriden

Material-/Katalysatorscreening und -charakterisierung anfragen

Chemisorptions-Teststand

Technische Daten

  • Temperatur: -130 bis 1.000 °C
  • Druck: Atmosphärendruck

 

Wir bieten Ihnen

Vollautomatisierte Anlage mit Fokus auf die Bestimmung von Metall-Oberflächen, -dispersion und -kristallitgröße von Katalysatoren mittels Puls-Chemisorption (H2, CO). Des Weiteren geeignet für die Ammoniak-Reformierung, die temperaturprogrammierte Reduktion (TPR), Oxidation (TPO) und Desorption (TPD).

Material-/Katalysatorscreening und -charakterisierung anfragen