E2: Plasmachemische Synthese von Energieträgern für Speicherung und Transport von grünem Wasserstoff sowie als Grundlage für die Produktion von E-Fuels

Im Promotionsvorhaben soll eine skalierbare Technologie zur Erzeugung chemischer Energiespeicher, beispielsweise für den sicheren, effizienten Transport aus MENA-Ländern oder auch für die Integration in Energieparks, entwickelt und mit Konkurrenztechnologien verglichen werden. Ziel ist es, die Synthese v. a. flüssiger Medien wie Methanol durch Konversion von grünem Wasserstoff und Kohlendioxid in Elektronenstrahl-Plasmen an Atmosphären- bzw. Grobvakuumbereich zu untersuchen.

Im ersten Schritt erfolgt eine detaillierte Analyse wissenschaftlicher Veröffentlichungen sowohl zu Grundlagen der chemischen und plasmaphysikalischen Prozesse als auch zu anderen Verfahren der Methanolsynthese. Diese Analyse bildet die Grundlage für die Modellbildung, die technologische Entwicklung sowie den späteren Vergleich des anvisierten Prozesses mit anderen Ansätzen. Im zweiten Schritt wird ein geeigneter Teststand in Betrieb genommen, der es erlaubt, den unter Hochvakuumbedingungen erzeugten Elektronenstrahl in eine Reaktionskammer unter Prozessdruckbedingungen auszukoppeln und dort mit einer induktiv oder kapazitiv gekoppelten Gasentladung zu überlagern. Diese Anordnung ermöglicht die Erzeugung einer sogenannten nichtselbständigen Gasentladung mit niedrigen reduzierten Feldstärken, in denen die Gaskonversion besonders effizient ablaufen kann. Im dritten Schritt wird der Aufbau zunächst mit einfachen bzw. inerten Gasen getestet und die Ergebnisse mit Modellvorstellungen korreliert, bevor anschließend ein Syntheseprozess aus mindestens zwei Eduktgasen entwickelt und demonstriert wird. Abschließend wird das entwickelte Verfahren mit etablierten chemisch-katalytischen sowie anderen plasmachemischen Methanolsyntheseprozessen verglichen und das Anwendungspotenzial herausgearbeitet.

Doktorand: David Johannes Schreuder

Hauptbetreuerin: Prof. Dr. rer. nat. habil. Elizabeth von Hauff

Nebenbetreuer:in: N.N.