Thermochemische Prozesse

Im Thema Thermochemische Prozesse beschäftigen wir uns mit folgenden Arbeitsgebieten:

 

Power-to-Liquids

Nachhaltige Katalytische Materialien

Nachhaltigkeits­bewertung

Prozessentwicklung

Virtueller Rundgang durch die Labors für Thermochemische Prozesse

Das Fraunhofer ISE beschäftigt sich seit über 20 Jahren mit dem Forschungsgebiet »Thermochemische Prozesse«. Unser vorrangiges Ziel ist es dabei, die Energieeffizienz thermochemischer Prozesse zu erhöhen und gleichzeitig die Kohlendioxid- und Abgasemissionen so zu reduzieren, dass in Zukunft eine nahezu emissionsfreie Verbrennung möglich sein wird. Mit unseren innovativen Lösungen im Bereich der Verfahrenstechnik leisten wir einen wesentlichen Beitrag zum Erfolg der globalen Energiewende:

  • CatVap® ist unsere einzigartige, leicht skalierbare Kraftstoffaufbeitungstechnologie sowohl für Diesel- als auch für Benzinmotoren: Aus Kraftstoff (Diesel, Benzin, synthetische Kraftstoffe) wird hocheffizient thermische Energie bereitgestellt, in das Abgassystem eingekoppelt und so die für die Abgasumwandlung erforderliche thermische Energie geliefert.
  • Wir arbeiten an der effizienteren, kostenoptimierten und nachhaltigen Produktion von Kraftstoffen, Chemikalien und Energieträgern wie Ammoniak, Methanol, Dimethylether (DME), Oxymethylenether (OME) und Flugtreibstoffen auf der Basis von H2/CO2/CO oder H2/N2-Ausgangsgemischen entsprechend den Bedürfnissen unserer Kunden in der Prozess- und der chemischen Industrie (Power to Liquids, PtL).
  • Wir bieten die Entwicklung, den Test sowie die Charakterisierung von maßgeschneiderten Katalysatoren an. Unsere Forschung und Entwicklung konzentriert sich auf die Synthese und Optimierung von nachhaltigen, auf Kohlenstoff- und Stickstoff basierenden Katalysatoren für Hydrierungs- und Dehydrierungsreaktionen (Nitrogen-doped Carbon, NDCs). Unsere Hochtemperatur-Röntgenphotoelektronenspektroskopie nahe dem Umgebungsdruck (HT-NAP-XPS) ermöglicht es uns, die chemischen Zustände von Atomen und ihre Wechselwirkungen auf Oberflächen zu untersuchen, was der Schlüssel für die katalytische Aktivität ist.

Wirtschaftlichkeits- und Nachhaltigkeitsbewertung:

Durch eigene experimentelle Untersuchungen, Experteninterviews, Literaturrecherchen und intern validierte Simulationsmodelle bewerten wir für unsere Kunden die technologische Machbarkeit innovativer und energieeffizienter Prozesse, ergänzt durch Wirtschaftlichkeitsstudien und Lebenszyklusanalysen (LCA).

Individuelle Prüfstände:

Abgestimmt auf die individuellen Wünsche und Bedürfnisse unserer Kunden analysieren wir mithilfe unserer Miniplant-Anlagen die Leistungsfähigkeit von Katalysatoren. Wir konzipieren und betreiben Prüfstände, die bei Bedarf automatisiert werden, um die festen, flüssigen und gasförmigen Produkte mit modernster Analytik zu analysieren.

Simulationswerkzeuge:

Zur Optimierung von thermochemischen Prozessen setzen wir folgende Simulationsprogramme zur stationären und dynamischen Prozesssimulation für ganze Wertschöpfungsketten oder auch für einzelne Teilprozesse ein:

  • Aspen®
  • CHEMCAD®
  • Matlab/Simulink®

Darüber hinaus arbeiten wir mit Ansys® für Computational Fluid Dynamics (CFD)-Simulationen und Umberto® für Ökobilanzen (LCA) und Lebenszykluskostenrechnungen (LCC).

Ausgewählte Forschungsprojekte

 

Carbon2Chem® Phase 2

Teilprojekt L-II: Dynamische Methanolsynthese aus Hüttengasen

 

Attract: Flex-C-Cat II

Sustainable Carbon Supports for Hydrogenation Catalysis and their Characterization by Near Ambient Pressure X-ray Photoelectron Spectroscopy

 

NAMOSYN

Nachhaltige Mobilität durch synthetische Kraftstoffe

 

StoRelH2 – Storage / Release H2

Effiziente und kostengünstige Wasserstoffversorgung mit flüssigen organischen Wasserstoffträgern

 

Katalytische Verdampfungsverfahren

Rückstandsfreie Verdampfung flüssiger Energieträger

Achim Schaadt

Contact Press / Media

Dr. Achim Schaadt

Thermochemische Prozesse

Fraunhofer ISE
Heidenhofstr. 2
79110 Freiburg

Telefon +49 761 4588-5428

Max Julius Hadrich

Contact Press / Media

Max Julius Hadrich

Power-to-Liquids

Fraunhofer ISE
Heidenhofstr. 2
79110 Freiburg

Telefon +49 761 4588-2207

Ouda Salem

Contact Press / Media

Dr. Ouda Salem

Power-to-Liquids

Fraunhofer ISE
Heidenhofstr. 2
79110 Freiburg

Telefon +49 761 4588-5335

Aktuelle Veröffentlichungen zum Thema Thermochemische Prozesse:

Jahr
Year
Titel/Autor:in
Title/Author
Publikationstyp
Publication Type
2022 Process Intensification strategies for Power-to-X Technologies
Cholewa, T.; Semmel, M.; Mantei, F.; Güttel, R.; Salem, O.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2022 Techno-Economic Assessment and Carbon Footprint of Processes for the Large-Scale Production of Oxymethylene Dimethyl Ethers from Carbon Dioxide and Hydrogen
Mantei, F.; Ali, R.E.; Baensch, C.; Voelker, S.; Haltenort, P.; Burger, J.; Dietrich, R.-U.; Assen, N. von der; Schaadt, A.; Sauer, J.; Salem, O.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Power-to-Methanol. Schlussbericht
Hadrich, M.J.; Roth, A.; Apfelbacher, A.
Bericht
Report
2021 LCA of a Battery Electric Vehicle using Renewable Electricity in the Entire Supply Chain
Sternberg, A.; Schaadt, A.
Aufsatz in Buch
Book Article
2021 Flexible Aufheizung und Konditionierung für die Abgasnachbehandlung der Zukunft
Szolak, R.; Danckert, B.; Rümmele, F.; Beutel, P.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 A Novel Approach for Kinetic Measurements in Exothermic Fixed Bed Reactors: Advancements in Non-Isothermal Bed Conditions Demonstrated for Methanol Synthesis
Nestler, F.; Müller, V.P.; Ouda, M.; Hadrich, M.J.; Schaadt, A.; Bajohr, S.; Kolb, T.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Life Cycle Assessment of an Internal Combustion Engine Vehicle using Renewable Electricity for Fuel and Vehicle Production
Sternberg, A.; Hank, C.; Schaadt, A.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2021 Synthetische Kraftstoffe - Ökonomie, Gesellschaft und Nachhaltigkeit
Matschoss, P.; Hauser, E.; Müller-Langer, F.; Schröder, J.; Brand, U.; Dietrich, R.-U.; Eggemann, L.; Peters, R.; Theiss, L.; Dittmeyer, R.; Rösch, C.; Haase, M.; Millinger, M.; Terrapon-Pfaff, J.; Fuchs, A.-L.; Schmidt, M.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2021 Upgrading the Organic Fraction of Municipal Solid Waste by Low Temperature Hydrothermal Processes
Sailer, G.; Knappe, V.; Poetsch, J.; Paczkowski, S.; Pelz, S.; Oechsner, H.; Bosilj, M.; Ouardi, S.; Müller, J.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Light-off Investigation of Oxymethylene Ether (OME) Considering the Presence of the Exhaust Components Heptane, Carbon, and Nitrogen Monoxide
Rümmele, F.; Susdorf, A.; Haider, S.M.S.; Szolak, R.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Rapid Wet-Chemical Oxidative Activation of Graphite Felt Electrodes for Vanadium Redox Flow Batteries
Shanahan, B.; Seteiz, K.; Heizmann, P.A.; Koch, S.; Büttner, J.; Ouardi, S.; Vierrath, S.; Fischer, A.; Breitwieser, M.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Entwicklung eines neuartigen Power-to-Liquid-Verfahrens zur Herstellung von Dimethylether
Semmel, M.
Vortrag
Presentation
2020 Environmental Assessment of OME3-5 Synfuel Production via the Power-to-Liquid Pathway
Hank, C.; Lazara, L.; Mantei, F.K.; Ouda, M.; White, R.J.; Smolinka, T.; Schaadt, A.; Hebling, C.; Henning, H.-M.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2018 Structure, stability and permeation properties of NaA zeolite membranes for H2O/H2 and CH3OH/H2 separations
Moon Lee, S.; Xu, N.; Grace, J.R.; Li, A.; Lim, C.J.; Kim, S.S.; Fotovat, F.; Schaadt, A.; White, R.J.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2018 Pathways to an Integrated Energy System
Henning, H.-M.
Vortrag
Presentation
2018 Methanol synthesis - industrial challenges within a changing raw material landscape
Nestler, Florian; Krüger, Matthias; Full, Johannes; Hadrich, Max J.; White, Robin J.; Schaadt, Achim
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2017 The power-to-methanol process chain - a life cycle assessment and CO2 avoidance cost analysis
Hank, C.; Hömberg, J.; White, R.; Schaadt, A.
Vortrag
Presentation
2017 Methodical design and operation of membrane distillation plants for desalination
Hagedorn, A.; Fieg, G.; Winter, D.; Koschikowski, J.; Mann, T.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2017 Palladium/ruthenium composite membrane for hydrogen separation from the off-gas of solar cell production via chemical vapor deposition
Sang Moon, L.; Xu, N.; Kim, S.S.; Li, A.; Grace, J.R.; Lim, C.J.; Boyd, T.; Ryi, S.-K.; Susdorf, A.; Schaadt, A.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2016 Catalytic decomposition of biomass tars: The impact of wood char surface characteristics on the catalytic performance for naphthalene removal
Nestler, F.; Burhenne, L.; Amtenbrink, M.J.; Aicher, T.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2016 An interesting class of porous polymer - revisiting the structure of mesoporous a-D-Polysaccharide gels
White, R.J.; Shuttleworth, P.S.; Budarin, V.L.; Bruyn, M. de; Fischer, A.; Clark, J.H.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2016 Comparability of developed test procedures at normal operating conditions for PEM fuel cell stacks and modules analyzed in Round-Robin-Tests
Jungmann, T.; Nürnberg, K.; Harms, C.
Vortrag
Presentation
2016 Characteristic low frequency time constants derived from impedance spectra of fuel cell stacks
Keller, S.; Özel, T.; Scherzer, A.-C.; Gerteisen, D.; Groos, U.
Vortrag
Presentation
2014 The influence of the precipitation/ageing temperature on a Cu/ZnO/ZrO2 catalyst for methanol synthesis from H2 and CO2
Frei, E.; Schaadt, A.; Ludwig, T.; Hillebrecht, H.; Krossing, I.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
Diese Liste ist ein Auszug aus der Publikationsplattform Fraunhofer-Publica

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