DAS GRUNDANGEBOT

In Situationen, in denen der Transport von Wasserstoff (H2) ein Problem darstellt, können wir mit Quantenmaterial-Nanokatalysatoren mit modifizierter atomarer Architektur Lösungen für die Produktion und Speicherung von H2 vor Ort anbieten.

Quantenmaterial-Nanokatalysatoren sind das Schlüsselangebot. 

Quantenmaterialien sind eine Nischenklasse von Nanomaterialien, die typischerweise < 20 nm oder 0,02 um groß sind. Sie sind die am schwierigsten herzustellende Klasse von Nanomaterialien und die effizienteste für industrielle Anwendungen. Für eine hohe katalytische Aktivität, sei es für die H2-Speicherung oder -Erzeugung, ist es entscheidend, dass ihre Oberfläche nicht durch Liganden, Verunreinigungen und andere Kappenmoleküle verdeckt wird, die beispielsweise während des Syntheseverfahrens verwendet werden.

WASSERSTOFFERZEUGUNG

Zu diesem Zweck bieten wir ligandenfreie Quantenmaterialien mit großer Oberfläche und atomarer Architektur für die Erzeugung von Wasserstoff (H2) an, die die Reaktivität erhöhen und eine Senkung der Reaktionsenergiebarriere für die Wasserspaltung und die nanokatalytische Sorptionskapazität von H2 ermöglichen.

WASSERSTOFFSPEICHERUNG

Obwohl Wasserstoff die höchste gravimetrische Energiedichte aller bekannten Stoffe hat (120-142 MJ/kg), liegt er bei der volumetrischen Energiedichte (9 MJ/L) hinter den natürlichen Brennstoffen zurück. 

Was sind die Auswirkungen? 

In einem Szenario, in dem ein System mit einer Gewichtsbeschränkung von z. B. 1 Kilogramm (kg) oder 2,2 Pfund beschränkt ist, würde flüssiger Wasserstoff eine höhere Energiemenge enthalten. In einem Szenario, in dem das Tankvolumen auf 1 Liter (0,22 Gallonen) begrenzt ist, enthalten andere Kraftstoffe jedoch tendenziell mehr Energie. 

Das Problem des Volumens und der Energiedichte ist ein Problem, das Quantenmaterialien lösen können, indem sie mehr H2 pro Volumeneinheit des Nanokatalysators absorbieren (in einigen Fällen das 1000-fache ihres Volumens an H2) und die Volumenbeschränkungen von Tanks, wo anwendbar, pro verfügbarer Energiedichte überschreiten. 

Die Nanokatalysatoren für die Speicherung können daher mit geringem Volumen und folglich geringem Gewicht verwendet werden, während sie mehr H2 speichern und so eine höhere Energiedichte pro Volumeneinheit und Speichertank liefern.

Der Grund dafür ist, dass Quantenmaterialien eine höhere Speicherkapazität haben als herkömmliche Systeme, was langfristig die Kosten ausgleicht. Die Menge an Wasserstoff, die adsorbiert werden kann, ist praktisch proportional zur spezifischen Oberfläche der Adsorptionssubstrate (d. h. der Nanokatalysatoren).

ZUSAMMENFASSUNG

Die Quantenkatalysatoren verstärken die Erzeugung von H2, ohne dass elektrische Energie, hohe Temperaturen oder Photoaktivierung erforderlich sind. Die Reaktionen sind inhärent nanokatalytisch, substanziell und finden bei Umgebungstemperatur statt, wobei sie über lange Zeiträume andauern.

Alle Produkte liegen in Pulverform vor und können in diesem Zustand direkt verwendet oder zu Pellets verarbeitet werden. Die Quantenkatalysatoren können bei Bedarf zur Regeneration und Wiederverwendung nachbearbeitet werden.

WASSERSTOFFGASREINIGUNG FÜR SYNGASBASIERTE PROZESSE

Wasserstoff (H2) kann entweder aus Kohlenwasserstoffen oder aus Wasser mit Hilfe einer breiten Palette von Techniken hergestellt werden. Unser Ziel ist es, die Bedürfnisse verschiedener industrieller Ansätze für die gemeinsame Förderung der H2-Wirtschaft auf nachhaltige Weise zu erfüllen.

Die Speicherung und der Transport von Wasserstoff stellen nach wie vor eine große Herausforderung dar, da sie entscheidende Voraussetzungen für die Verwirklichung einer wasserstoffbasierten Wirtschaft sind. Ein praktikabler Speichermechanismus beinhaltet den Einsatz von Nanokatalysatoren mit großer Oberfläche, die den multifunktionalen Zweck erfüllen, die Aufnahme und Dissoziation von H2 zu erleichtern und gleichzeitig die Oberfläche vor Korrosion zu schützen.

Der Großteil des derzeit produzierten H2 liegt in Form von Synthesegas vor, das durch die Vergasung von Kohlenwasserstoffen erzeugt wird, wobei große Mengen an Kohlenmonoxid (CO) und Kohlendioxid (CO2) freigesetzt werden. Bei der heterogenen (Nano-)Katalyse wird beobachtet, dass Gifte (z. B. Schwefel, Arsen und CO) katalysierte Reaktionen durch irreversible Adsorption an aktiven Stellen des Katalysators deaktivieren, was eine ordnungsgemäße H2-Speicherung verhindert.

Der Grund dafür ist der Wettbewerb zwischen dem Gift und dem Reaktanten (z. B. H2) um die verfügbaren Adsorptionsplätze an der (Nano-)Katalysatoroberfläche. Die Katalysatorgifte neigen dazu, die dissoziative 

Adsorption von H2 an der Oberfläche zu hemmen, die was der erste Schritt im Absorptions-/Desorptionsprozess ist. Katalysatoren sind besonders anfällig für Gifte wie Schwefelwasserstoff (H2S) und CO, die zu den Verunreinigungen in den für die H2-Produktion verwendeten Kohlenwasserstoff-Kraftstoffen gehören. CO an sich blockiert stark die Fähigkeit der (Nano-)Katalysatoren, H2 einzubauen und es zur Energiegewinnung zu entfernen.

Es versteht sich von selbst, dass ein hochreiner H2-Gasstrom sowohl für die H2-Speicherung als auch für die Leistung von Brennstoffzellen entscheidend ist. Vergiftende Katalysatorspezies müssen daher in erheblichem Maße entfernt werden, da sie diese Mechanismen selbst bei sehr niedrigen Konzentrationen verhindern. Im Falle von CO, einer stark adsorbierenden Spezies, sollte seine Konzentration weniger als 10 ppm betragen, um die ordnungsgemäße Funktion des Systems zu gewährleisten. 

Die Absorption von Giften an (Nano-)Katalysatoroberflächen kann durch die Entwicklung hochselektiver gasspezifischer nanokatalytischer Materialien vorteilhaft für die effektive Entfernung von Giften genutzt werden, um ihre konkurrierende Anhäufung stromabwärts zu minimieren, wo reines H2 für die Speicherung benötigt wird.

Wir entwickeln und fertigen verschiedene hochleistungsfähige nano-katalytische Materialien, die verschiedene Funktionen zur Unterstützung der H2-Wirtschaft erfüllen, von der H2-Produktion und -Speicherung bis hin zum Einsatz in der Industrie.