Verbundvorhaben CARE-o-SENE: Katalysatorforschung für nachhaltige Flugzeugtreibstoffe; Teilvorhaben: Synthese von Modellkatalysatoren und operando Charakterisierungsmethoden

Die Umwandlung von grünem Wasserstoff und nachhaltig gewonnenem Kohlenstoffdioxid in flüssige Energieträger (Power-to-Liquids; PtL) im Fischer-Tropsch (FT) Prozess ist der vielversprechendste Weg zur Dekarbonisierung der Luftfahrt. Ein entscheidendes Erfolgskriterium für eine langfristige Tragfähigkeit von PtL-Technologien werden konkurrenzfähige FT-Katalysatoren mit hoher Effizienz und hohen SAF (sustainable aviation fuels) Ausbeuten sein, deren Entwicklung das Ziel des ambitioniert angelegten Vorhabens "CARE-o-SENE" ist. Dazu sollen vielversprechende Katalysatoren in einem wissensbasierten Ansatz (weiter-)entwickelt werden, getrieben von experimentellen Ergebnissen mittels in-situ und operando-Spektroskopie- und Mikroskopie-Methoden und theoretischen Rechnungen. Da PtL-Anlagen in einem breiten Skalierungsfenster realisiert werden können, erfolgt der Test der Katalysatoren in verschiedensten Reaktortypen. Das KIT trägt zur Klärung von grundlegenden und anwendungsrelevanten Fragen für die wissensbasierte Entwicklung von FT-Katalysatoren bei. Identifiziert werden sollen Struktur / Funktionszusammenhänge der Katalysatoren einschließlich der Promotoren, Veränderungen unter Reaktionsbedingungen sowie Regeneration. Dafür werden neben Synthese von Modellkatalysatoren und Tests insbesondere fortschrittliche und sogenannte operando Charakterisierungsmethoden angewendet, die den Einblick ins die Katalysatorenstruktur auch unter arbeitenden Bedingungen gewähren. Hierfür werden vorzugsweise hart-röntgenbasierte Methoden mit Synchrotronstrahlung genutzt, die mit weiterer Charakterisierung vor Ort und an anderen Standorten unterstützt werden. Der Aufbau langfristiger strategischer Kooperationspartnerschaften zwischen den verschiedenen deutschen und südafrikanischen Partnern hat das Potenzial, eine wichtige Rolle bei der Entwicklung künftiger Projekte im Bereich des grünen Wasserstoffs zu spielen und erhebliche Beiträge zur Etablierung einer Wasserstoffwirtschaft zu leisten.