E-TANDEM

Hybrides katalytisches Tandem-Konversionsverfahren für sauerstoffreichere E-Fuels

Kurzbeschreibung

Bis 2050 will die EU klimaneutral werden, um die globale Erwärmung und ihre Folgen für das Klima zu stoppen. Deutschland will dieses Ziel bereits 2045 erreichen. Während die Elektrifizierung das Konzept für Personenkraftwagen zur Vermeidung von Treibhausgas- und Schadstoffemissionen ist, hängt die Defossilisierung anderer Verkehrssektoren wie des Schwerlast- und Langstreckenverkehrs zu Lande, in der Schifffahrt und in der Luftfahrt von der Verfügbarkeit von Kraftstoffen mit höherer Energiedichte und Kohlenstoffneutralität ab. Synthetische paraffinische flüssige Kohlenwasserstoffe und leichte (C1) sauerstoffhaltige (Methanol, DME) erneuerbare Kraftstoffe sind die derzeitigen Optionen.

Höhere (C5+) sauerstoffhaltige Verbindungen (aliphatische Alkohole und Ether) könnten eine bevorzugte Alternative sein, da sie im Vergleich zu paraffinischen Kraftstoffen (aufgrund ihrer leicht sauerstoffhaltigen chemischen Formel) die Abgasemissionen von flüchtigen organischen Stoffen und Ruß verringern können. Im Vergleich zu leichteren sauerstoffhaltigen Verbindungen bieten sie logistische Vorteile und eine bessere Kompatibilität mit der derzeitigen Flotteninfrastruktur.

Ziele des Projekts

E-TANDEM hat sich zum Ziel gesetzt, eine effiziente und direkte Produktion eines neuen, sauerstoffreicheren, dieselähnlichen E-Kraftstoffs für die Schifffahrt und den Schwerlastverkehr zu ermöglichen. Dieser sauerstoffhaltige Kraftstoff wird direkt aus CO2 als einziger Kohlenstoffquelle und erneuerbarem Strom als einziger Energiequelle in einem hybriden katalytischen Verfahren hergestellt, das drei wichtige Katalysezweige integriert: die elektrokatalytische Hochdruck-Synthesegaserzeugung in Verbindung mit einer tandemkatalytischen E-Synthesegasumwandlung, die eine feste Thermokatalyse für die Kohlenwasserstoffsynthese (olefinselektive Fischer-Tropsch-Reaktion) und eine molekulare Chemokatalyse für die Oxofunktionalisierung in situ (reduktive Olefin-Hydroformylierungsreaktion) umfasst.

Arbeitsaufgaben OWI

Charakterisierung des neu vorgeschlagenen höher sauerstoffhaltigen E-Kraftstoffs (HOEF) in seinen beiden Ausprägungen, d.h. einer Mischung aus höheren aliphatischen Alkoholen oder höheren aliphatischen Ethern, und Bewertung seiner Einsetzbarkeit für Schiffsflotten- und schwere Verbrennungsmotoren im Straßenverkehr. Dies umfasst:

  • Entwicklung von Mischungsstrategien mit Basiskraftstoffen, d.h. erneuerbaren paraffinischen Kraftstoffen (Biomass-to-Liquids (BtL), hydriertes Pflanzenöl (HVO)) und konventionellem Diesel, und Additivierung, um Drop-In- und Rückwärtskompatibilität unter Bezugnahme auf die geltenden Vorschriften ISO8217 und EN590 für Schiffs- und Straßendieselkraftstoffe für schwere Nutzfahrzeuge zu erreichen.
  • Quantifizierung der Auswirkungen des reinen E-Kraftstoffs mit höheren Sauerstoffanteilen und ausgewählter Mischungen davon auf das Zündverhalten und den Wirkungsgrad mit Schwerpunkt auf dem Profil der Rußemissionen mithilfe des Formalismus der Yield Sooting Indizes (YSIs).

Durchführende Forschungsstellen

  • Agencia Estatal Consejo Superior de Investigaciones Científicas (Koordination)
  • Max-Planck Gesellschaft zur Forderung der Wissenschaften e.V.
  • Danmarks Tekniske Universitet
  • OWI Science for Fuels gGmbH
  • Uniresearch B.V.
  • TEC4FUELS GmbH
  • AVL LIST GmbH
  • GoodFuels B.V.
  • University of Zagreb, Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture
  • King Abdullah University of Science and Technology
  • University of Cape Town

Projektförderung

Projektlaufzeit

10/ 2022 bis 10/ 2026

Kontakt

M.Sc. Karin Engeländer
Tel.: 02407/ 9518-148
E-Mail: K.Engelaender@owi-aachen.de

 

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