Adsorbenssynthese und Mehrskalenmodellierung von CO2-Einfang/Adsorbent Synthesis and Multi-scale Modeling of Carbon Capture

• Antragsteller: Professor Dr. Frerich Keil; Professor Berend Smit
• Fachliche Zuordnung: Chemische und Thermische Verfahrenstechnik ; Theoretische Chemie: Moleküle, Materialien, Oberflächen
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 205675079

Kohlendioxid-Emissionen durch Verbrennung fossiler Brennstoffe wird al sein wichtiger Beitrag zur Klimaänderung angesehen. Die CO2-Emissionen können durch CO2-Einfang aus dem Abgas von Kraftwerken durch Adsorption mit Zeolithen oder MOFs beträchtlich reduziert werden. Ein besonderes Problem stellt die starke Adsorption von Wasser in vielen nanoporösen Materialien dar. Ein prominentes Beispiel sind MOFs mit offenen Metallatomen. Ein Ziel des vorliegenden Antrags ist die numerische Untersuchung und Charakterisierung der Phänomene der Wasseradsorption in nanoporösen Materialien. Ein theoretisches Modell, um die Wasseradsorption in den Poren nanoporöser Materialien zu interpretieren, soll entwickelt werden, ebenso ein Modell für die Voraussage physikalischer Eigenschaften von Gasmischungen, die Wasser enthalten, in Nanoporen. Weiterhin soll das Modell parasitärer Energien so erweitert werden, dass auch wasserhaltige Gase behandelt werden können. Eine Datenbank parasitärer Energien für viele Adsorbentien soll zu einem vollwertigen, öffentlich zugänglichen Werkzeug einer Carbon Capture Plattform entwickelt werden. Um Adsorber/Desorber auslegen zu können, werden Selbstdiffusions- und Transportdiffusionskoeffizienten von Kraftwerksabgasmischungen in relevanten Zeolithen und MOFs berechnet. Abschließend soll ein technisches Konzept einer Gesamtanlage der adsorptiven CO2-Abtrennung entwickelt werden.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1570: Poröse Medien mit definierter Porenstruktur in der Verfahrenstechnik - Modellierung, Anwendungen, Synthese
• Internationaler Bezug: Schweiz