Entwicklung eines inhärent sicheren, kostengünstigen und flexiblen Verfahrens zur Herstellung von Wasserstoffperoxidlösungen durch Direktsynthese mittels katalytis ch beschichteter Membranen

Gegenstand des Projektes ist die Entwicklung eines sicheren, kostengünstigen und flexiblen Verfahrens zur Direktsynthese von Wasserstoffperoxid (H₂O₂) aus den Elementen. das auf asymmetrischen porösen keramischen Membranen beruht. In deren feinporiger Deckschicht befinden sich nanoskalige Katalysatorpartikeln an den Porenwänden. Eine mit der Deckschicht in Kontakt stehende, mit H₂ teilgesättigte Flüssigkeit benetzt die Membran, so daß die Flüssigkeit in die Poren eindringt. Der grobporöse Träger wird durch einen Überdruck von O₂ flüssigkeitsfrei gehalten. Das Konzept erreicht kurze Transportwege zum Katalysator für beide Reaktanden und gestattet so hohe Produktivitäten. Die flüssigkeitsgefüllte Membran sorgt für eine Trennung der Reaktanden, so daß ein sicherer Betrieb möglich ist.

Die Tragfähigkeit des Konzeptes wurde in einem Vorläuferprojekt experimentell verifiziert. Nun soll ein Kreislaufverfahren mit einem Sättiger und einem nachgeschalteten katalytischen Membranmodul bis zur technischen Umsetzungsreife entwickelt werden. Dabei sind neben reinem Palladium auch bimetallische Katalysatoren im Fokus sowie eine Kohlenstoffbeschichtung der keramischen Trägermembranen. Das Arbeitsprogramm sieht die Übertragung der Präparation auf keramische Mehrkanalelemente und Kapillarbündel vor. Durch Variation der wesentlichen Versuchsparameter wird eine experimentelle Datenbasis geschaffen, die zusammen mit einer theoretischen Analyse die Grundlage für die Optimierung des Aufbaus der katalytischen Membran, die Modellierung der Kinetik der relevanten Transport- und Reaktionsschritte und eine techno-ökonomische Analyse des Verfahrens liefert. Am Ende soll die Demonstration des Verfahrens im kontinuierlichen Betrieb an einem Prototypen stehen.

ausführliche Projektbeschreibung (pdf, Englisch)

 

Das IGF-Vorhaben Nr. 14782 BG/1 der Forschungsvereinigung DECHEMA e.V., Theodor-Heuss-Allee 25, 60486 Frankfurt am Main wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.