in 2050, 80 procent van de elektrische stroom in Duitsland moet gebaseerd zijn op hernieuwbare bronnen. Om dit doel te bereiken, het is nodig om elektrische energie op te slaan in de vorm van chemische energiedragers. Binnen het prioriteitsprogramma "Katalysatoren en reactoren onder dynamische omstandigheden voor energieopslag en -conversie" (SPP 2080, DynaKat) gefinancierd door de Duitse Onderzoeksstichting (DFG), twaalf grote onderzoeksconsortia bestuderen hoe katalytische reactiesystemen zich onder dergelijke omstandigheden gedragen. Het prioriteitsprogramma wordt gecoördineerd door het Karlsruhe Institute of Technology (KIT).

Behalve biomassa, zon en wind zijn de belangrijkste duurzame energiedragers, maar hun beschikbaarheid fluctueert sterk. Op winderige en zonnige dagen, de hoeveelheid geproduceerde elektrische stroom is groter dan de hoeveelheid die aan het net kan worden geleverd. Deze overproductie van windenergie en fotovoltaïsche installaties kan worden opgeslagen in chemicaliën. Later, elektriciteit kan weer beschikbaar worden gemaakt of de chemicaliën kunnen worden gebruikt als duurzame grondstof voor de productie van brandstoffen of platformmoleculen voor de chemische industrie.

Voor de omzetting van kooldioxide of waterstof in energieopslagmoleculen, zoals methaan, koolwaterstoffen, of alcoholen, katalysatoren, elektrochemische cellen, en reactoren nodig. Echter, de invloed van dynamische externe omstandigheden op katalytische reactiesystemen, bijvoorbeeld veroorzaakt door fluctuerende wind- en zonne-energie, is tot nu toe nauwelijks onderzocht. "Maar we weten dat de structuur van vaste katalysatoren en, Vandaar, hun katalytische activiteit kan aanzienlijk variëren onder veranderende reactieomstandigheden. Dit is een zeer fascinerend wetenschappelijk onderwerp, ", zegt professor Jan-Dierk Grunwaldt van KIT's Institutes for Chemical Technology and Polymer Chemistry (ITCP) en van Catalysis Research and Technology (IKFT). De houder van de leerstoel voor chemische technologie en katalyse coördineert het DFG Priority Program SPP2080 DynaKat waarin, behalve KIT, een aantal gerenommeerde onderzoeksinstellingen uit heel Duitsland zijn betrokken, zoals het Forschungszentrum Jülich, TU München, en verschillende Max Planck-instituten, waaronder het Fritz Haber Instituut in Berlijn. De startbijeenkomst met meer dan 70 deelnemers vond in februari van dit jaar plaats in Karlsruhe. De twaalf interdisciplinaire, landelijke onderzoeksprojecten zijn onderverdeeld in 34 deelprojecten. Zeven van deze deelprojecten worden uitgevoerd door KIT-instituten, namelijk, ITCP, IKFT, en het Instituut voor Micro Process Engineering (IMVT). DFG financiert het DynaKat Priority Program, gepland voor een duur van zes jaar, met EUR 8,5 miljoen voor een aanvankelijke periode van drie jaar. De instelling die het grootste aantal projecten binnen de SPP2080 heeft aangetrokken, is KIT.

"We willen de katalytische materialen begrijpen en vervolgens optimaliseren om efficiënt te worden gebruikt onder dynamische omstandigheden, " zegt dr. Erisa Saraçi, senior wetenschapper bij IKFT en medeorganisator van de kickoff meeting bij KIT. Voor dit doeleinde, alle processen worden bestudeerd van de verschijnselen op atomair niveau van de katalysator tot de ruimtelijke verdeling van voedingsconcentraties en tot temperatuurvariaties op reactorniveau. Voor een basiskennis van processen en ontwikkeling van nieuwe materialen en reactorontwerpen, klassiek, zowel gevestigde experimenten als de nieuwste spectroscopische methoden en modelleringsbenaderingen worden toegepast.

Integratie van beginnende onderzoekers speelt een belangrijke rol in het DynaKat DFG Priority Program. bij KIT, een blokcursus over "Technologieën en bronnen voor hernieuwbare energiebronnen:van wind en zonne-energie tot chemische energiedragers" wordt georganiseerd voor geïnteresseerde studenten en doctoraatsonderzoekers. "In onderzoek, je komt niet verder zonder netwerken en teamwork, aangezien de afzonderlijke subdisciplines zeer complex zijn, " zegt Sebastiaan Weber, promovendus van IKFT/ITCP. Zowel Saraçi als Weber benadrukken het belang van het uitwisselen en combineren van interdisciplinaire expertise. "Het gaat erom competenties te bundelen en het onderwerp in Duitsland naar voren te brengen om internationaal een leidende positie te bereiken, ’, zegt programmacoördinator Grunwaldt.