Revolutionäre Technologie zur CO2-Reduktion

Themeninhalt:
Welche wissenschaftlichen Fragestellungen sollen behandelt werden?
Der Themeninhalt diese wissenschaftliche Arbeit besteht aus der Entwicklung, Auslegung, dem Zusammenbau und der Inbetriebnahme einer Testanlage für Co-Elektrolysezellen. Die vollautomische Versuchsanlage absorbiert das gasförmig zugeführte CO2 in einem Absorber. Das an ein Amin chemisch gebundenen CO2 wird der Co-Elektrolysezelle zugeführt. An der Kathode der Elektrolysezelle wird das Gemisch aus Amin, Wasser und CO2 zu Synthesegas reduziert. Die Zusammensetzung des Synthesegases wird in einem nachgeschalteten Gasanalysator kontinuierlich gemessen. Durch Proportionalventile und Mikrozahnringpumpen werden die erforderlichen verschiedenen Druckniveaus auf der Anoden- und Kathodenseite realisiert. Die Regelung und Messwerterfassung wird über ein Prozessleitsystem der Firma B&R durchgeführt. Mit Hilfe dieser Versuchsanlage können industrielle Energiesysteme mittelts dieser neuartigen CCU-Technologie dekarbonisiert werden.

Die durchgeführten Arbeiten können in folgende Arbeitspakete unterteilt werden:
- Planung von R&I: Das Rohrleitungs- und Instrumentenfließschemata wurde entworfen und passende Betriebsparameter gewählt.

- Auswahl und Beschaffung geeigneter Komponenten: Alle Anlagenkomponenten wurden ausgelegt und anschließend bestellt.

- Entwicklung und Konstruktion der Elektrolysezelle:
Es wurde eine Elektrolysezelle entwickelt und passende Katalysatoren ausgewählt. Die Elektrolysezelle besteht aus einem Bipolar Flowfield mit Serpentinen Design, Katalysatoren, einer Membran, Dichtungen, Isolatoren, Endplatten, Passscheiben und Verschraubungen.

- Entwicklung und Konstruktion des Absorbers, Zyklons und Anolytbehälters:
Zur Absorption des zugeführten CO2 wurde ein Blasenabsorber ausgelegt und konstruiert. Das Zweiphasengemisch wird in einem, im Zuge dieser Arbeit entwickelten, Zyklon separiert. Um die kontinuierliche Zufuhr des Anolyts und die Freisetzung des produzierten Sauerstoffs zu realisieren, wurde ein Anolytbehälter geplant und gefertigt.

- Mechanischer und Elektrischer Zusammenbau der Versuchsanlage: Der Zusammenbau der ausgelegten Komponenten wurde in Zuge dieser Arbeit durchgeführt.  Zur elektrischen Ansteuerung und Datenauswertung der geplanten Komponenten wurde ein Schaltschrank geplant und verdrahtet.

- Durchführung von Absorber Tests mit Monoethanolamin: Es wurden Absorptionsversuche mit Monoethanolamin durchgeführt. Dabei wurde die Absorberleistung und das Verhalten von Monoethanolamin untersucht.