En 2050, El 80 por ciento de la energía eléctrica en Alemania debe basarse en recursos renovables. Para alcanzar este objetivo, se requiere para almacenar energía eléctrica en forma de portadores de energía química. Dentro del programa prioritario "Catalizadores y reactores en condiciones dinámicas para el almacenamiento y la conversión de energía" (SPP 2080, DynaKat) financiado por la Fundación Alemana de Investigación (DFG), Doce grandes consorcios de investigación estudian cómo se comportan los sistemas de reacción catalítica en tales condiciones. El programa prioritario está coordinado por el Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT).

Aparte de la biomasa, el sol y el viento son los portadores de energía renovable más importantes, pero su disponibilidad fluctúa considerablemente. En los días soleados y ventosos, la cantidad de energía eléctrica producida excede la cantidad que puede inyectarse a la red. Esta sobreproducción de energía eólica y de instalaciones fotovoltaicas puede almacenarse en productos químicos. Mas tarde, la energía eléctrica puede volver a estar disponible o los productos químicos pueden utilizarse como materias primas sostenibles para la producción de combustibles o moléculas de plataforma para la industria química.

Para la conversión de dióxido de carbono o hidrógeno en moléculas de almacenamiento de energía, como el metano, hidrocarburos o alcoholes, catalizadores, celdas electroquímicas, y se requieren reactores. Sin embargo, la influencia de las condiciones externas dinámicas en los sistemas de reacción catalítica, por ejemplo, causado por fluctuaciones de la energía eólica y solar, apenas se ha estudiado hasta ahora. "Pero sabemos que la estructura de los catalizadores sólidos y, por eso, su actividad catalítica puede variar considerablemente en condiciones de reacción cambiantes. Este es un tema científico muy fascinante, "dice el profesor Jan-Dierk Grunwaldt de los Institutos de Tecnología Química y Química de Polímeros (ITCP) de KIT y de Investigación y Tecnología de Catálisis (IKFT). El titular de la Cátedra de Tecnología Química y Catálisis coordina el Programa Prioritario de DFG SPP2080 DynaKat en el que, aparte de KIT, participan varias instituciones de investigación de renombre de toda Alemania, como el Forschungszentrum Jülich, TU Múnich, y varios Institutos Max Planck, incluido el Instituto Fritz Haber de Berlín. La reunión inicial con más de 70 participantes tuvo lugar en Karlsruhe en febrero de este año. Los doce interdisciplinarios, Los proyectos de investigación a nivel nacional se dividen en 34 subproyectos. Siete de estos subproyectos son ejecutados por institutos KIT, a saber, ITCP, IKFT, y el Instituto de Ingeniería de Microprocesos (IMVT). DFG financiará el Programa Prioritario DynaKat programado para una duración de seis años con 8,5 millones de euros durante tres años inicialmente. La institución que atrajo el mayor número de proyectos dentro del SPP2080 es KIT.

"Queremos comprender y luego optimizar los materiales catalíticos para que se utilicen de manera eficiente en condiciones dinámicas, "dice la Dra. Erisa Saraçi, científico senior de IKFT y coorganizador de la reunión de lanzamiento en KIT. Para este propósito, todos los procesos se estudian desde los fenómenos a nivel atómico del catalizador hasta la distribución espacial de las concentraciones de alimentación y las variaciones de temperatura a nivel del reactor. Para una comprensión básica de los procesos y el desarrollo de nuevos materiales y diseños de reactores, clásico, Se aplican experimentos establecidos, así como los últimos métodos espectroscópicos y enfoques de modelado.

La integración de los investigadores de carrera temprana juega un papel importante en el Programa Prioritario DynaKat DFG. En KIT, Se organiza un curso en bloque sobre "Tecnologías y recursos para las energías renovables:de la energía eólica y solar a los portadores de energía química" para estudiantes e investigadores de doctorado interesados. "En la investigación, no avanzarás sin networking y trabajo en equipo, dado que las subdisciplinas individuales son muy complejas, "dice Sebastian Weber, investigador doctoral de IKFT / ITCP. Tanto Saraçi como Weber enfatizan la importancia de intercambiar y combinar experiencia interdisciplinaria. "Se trata de agrupar competencias y hacer avanzar el tema en Alemania para alcanzar una posición de liderazgo a nivel internacional, "dice el coordinador del programa Grunwaldt.