Markus Nohl

 

Entwicklung einer Parameter-Matrix zur Vorhersage und Anwendung von Produktzusammensetzungen bei der Hochtemperatur Co-Elektrolyse

Thermodynamische Verhältnisse der möglichen Einzelreduktionen bei der Hochtemperatur Co-Elektrolyse Urheberrecht: [1] S. R. Foit, I. C. Vinke, L. G.J. de Haart, R.-A. Eichel: “Power-to-syngas – eine Schlüsseltechnologie für die Umstellung des Energiesystems?”, Angew. Chem., DOI: 10.1002/ange.201607552. Copyright Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. Reproduced with p

Die Hochtemperatur Co-Elektrolyse bietet die Möglichkeit, umweltbelastendes Kohlendioxid zusammen mit Wasser zu Synthesegas (H2 und CO) umzusetzen. Dadurch wird regenerativ produzierte Energie im Stromnetz in Form von chemischer Energie gespeichert und nutzbar gemacht. So kann Co-Elektrolyse zum einen zur Basis der Herstellung unterschiedlicher Kohlenwasserstoffe genutzt werden und ermöglicht klimaschädliches CO2 auf sinnvolle Art und Weise zu verwerten und zum anderen in bereits vorhandene Synthesegas-Infrastrukturen implementiert werden.

Im Rahmen des Kopernikus-Projektes Power-to-X liegt das Interesse dieser Masterarbeit in der Modellierung und experimentellen Überprüfung der Einzelprozesse, die während der Co-Elektrolyse ablaufen. Ausgehende Fragestellung dabei ist, welche Komposition von elektrochemischen Elementen das komplexe System aus der Hochtemperatur Festoxid-Elektrolysezelle und den Reaktionen der Co-Elektrolyse am besten beschreibt. Grundlage der experimentellen Daten sind elektrochemische Strom/Spannungs-Kennlinien und elektrochemische Impedanz-Spektren. Der Ansatz, der hier verfolgt wird, ist den umgekehrten Weg, also von der Theorie zum Experiment, zu gehen. Es werden Simulationen von Ersatzschaltbildern auf Übereinstimmung mit den experimentell gewonnenen Daten anhand von Nyquist-Diagrammen untersucht, um auf dieser breiten Basis Vorhersagen über Synthesegaszusammensetzung als Produkt der Co-Elektrolyse zu treffen.