Nachhaltige Syntheseprodukte

Das Fraunhofer ISE beschäftigt sich seit über 25 Jahren mit dem Forschungsgebiet »Nachhaltige Syntheseprodukte«. Wir bearbeiten die gesamte Prozesskette nachhaltiger Syntheseprodukte: vom grünen Wasserstoff, der Abtrennung von CO2 aus der Luft, der Synthese von beispielsweise Ammoniak, Dimethylether, Methanol (Power-to-X-Produkte) und Umwandlung bis hin zu den Endanwendungen. Wir entwickeln und optimieren Prozesse und Reaktorkonzepte zur Herstellung von PtX-Produkten und zur thermochemischen Wasserstofferzeugung aus PtX-Produkten. Wir entwickeln, testen und charakterisieren maßgeschneiderte Katalysatoren.

Arbeitsgebiete

Im Thema »Nachhaltige Syntheseproduke« beschäftigen wir uns mit folgenden Arbeitsgebieten:

 

Herstellung nachhaltiger Syntheseprodukte

Wasserstofferzeugung aus nachhaltigen Syntheseprodukten

Systemanalyse und -bewertung nachhaltiger Syntheseprodukte

Wir bieten Ihnen:

  • Prozessentwicklung und -optimierung zur Herstellung von Kraftstoffen, Chemikalien und Energieträgern wie Ammoniak, Methanol, Dimethylether (DME), Oxymethylenether (OME) oder Flugtreibstoffen auf der Basis von H2/CO2/CO oder H2/N(Power to Liquids, PtL)
  • Entwicklung von Verfahren zur thermochemischen Wasserstofferzeugung und neuen Reaktorkonzepten für nachhaltige Syntheseprodukte (z. B. Ammoniak, Dimethylether, Methanol, Biokraftstoffe, E-Treibstoffe)
  • Design, Test und Charakterisierung von Katalysatoren mittels In-situ und Ex-situ-Analyse für wasserstoffbasierte Syntheseprodukte und Direct Air Capture (DAC)-Prozesse
  • NAP-XPS-Messungen an frischen und gealterten Katalysatoren, In-situ-Messungen mit Gasgemischen bei verschiedenen Katalysatortemperaturen
  • Konstruktion, Bau, Programmierung und Betrieb von vollautomatischen, ferngesteuerten Mini- und Pilotanlagen für die PtL-Produktion und die thermochemische Wasserstofferzeugung
  • Die vom Fraunhofer ISE entwickelte und patentierte Kraftstoffaufbereitungstechnologie CatVap® zur Verringerung der Emissionen von Verbrennungsmotoren
  • Präzise Prozesssimulationen von Anwendungsfällen für wasserstoffbasierte Syntheseprodukte mit Aspen, die Einblicke in das katalytische Prozessdesign und den Betrieb zur Optimierung thermochemischer Prozesse bieten
  • Technisch-ökonomische Machbarkeitsstudien und Lebenszyklusanalysen zur Bewertung des Potenzials der Wasserstoff Supply Chain für Ihren Business Case

 

Sprechen Sie uns an!

FuE-Infrastruktur

In unseren Laboren entwickeln, testen und optimieren wir anhand von Miniplants Prozesse zur Synthese von PtX-Produkten, zur thermochemischen Wasserstofferzeugung und zu Verfahren des Direct Air Capturing (DAC). Wir testen Prototypen und charakterisieren Oberflächen und Materialien entlang der Wasserstoffwertschöpfungskette mit dem NAP-XPS. Für diese Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten stehen uns am Fraunhofer ISE die Labore für Nachhaltige Syntheseprodukte zur Verfügung.

 

Labor für nachhaltige Syntheseprodukte

Ausgewählte Forschungsprojekte

 

Power-to-MEDME

Praxisbegleitende Forschung für eine großskalige Produktion von grünen Wasserstoffträgern in Chile

 

SAFari

Pilotanlage für nachhaltige Flugkraftstoffe auf Basis von Methanol

 

PICASO

Neuartiger Power-to-Ammonia-Prozess für die nachhaltige Ammoniaksynthese

Aktuelle Veröffentlichungen zum Thema »Nachhaltige Syntheseprodukte«

Jahr
Year
Titel/Autor:in
Title/Author
Publikationstyp
Publication Type
2023 Alternative Kraftstoff- und Antriebstrangtechnologien für mittlere Nutzfahrzeuge im Nahverteilerverkehr
Bidart Sanchez, Christian; Götz, Benedict Johannes; Heim, Rüdiger; Kolb, Gunther; Kowarik, Haiko; Kraljevic, Ivica; Rümmele, Florian; Szolak, Robert
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2023 CCU in the Context of Hydrogen Storage and Synthetic Fuels
Nestler, Florian; Szolak, Robert; Schaadt, Achim; Hebling, Christopher
Vortrag
Presentation
2023 Applied NAP-XPS on Sensitive Materials
Günthel, Michael; Knäbbeler-Buß, Markus; Szolak, Robert; Schaadt, Achim
Vortrag
Presentation
2023 Catalyst screening and reaction kinetics of liquid phase DME synthesis under reactive distillation conditions
Semmel, Malte; Steiner, Leon; Bontrup, Max; Sauer, Jörg; Salem, Ouda
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2023 The Minimum Cost and the Highest Energy Efficiency of Major PtX Products: A Potential Analysis under Ideal Conditions
Salem, Ouda
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2023 Power-to-X Country Analyses. Site-specific, Comparative Analysis for Suitable Power-to-X Pathways and Products in Developing and Emerging Countries
Hank, Christoph; Holst, Marius; Thelen, Connor; Kost, Christoph; Längle, Sven; Schaadt, Achim; Smolinka, Tom
Studie
Study
2023 Eckpunkte der Entwicklung des Energiesystems und eine mögliche Rolle der Kernfusion
Henning, Hans-Martin
Vortrag
Presentation
2023 Demonstration and experimental model validation of the DME synthesis by reactive distillation in a pilot-scale pressure column
Semmel, Malte; Bogatykh, Innokentij; Steinbach, Benedikt; Sauer, Jörg; Repke, Jens-Uwe; Salem, Ouda
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2023 Investigation of a RU catalyst for NH3 synthesis using an in situ sorption enhanced process
Cholewa, Thomas; Salem, Ouda; Schaadt, Achim; Güttel, Robert
Vortrag
Presentation
2023 Suitable commercial catalysts for the synthesis of oxymethylene dimethyl ethers
Mantei, Franz Kaspar; Kopp, Sebastian; Holfelder, Anna; Flad, Elisa; Kloeters, Daniela; Kraume, Matthias; Salem, Ouda
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2023 A novel process towards the industrial realization of large-scale oxymethylene dimethyl ether production - COMET
Mantei, Franz Kaspar; Schwarz, Christian; Elwalily, Ali; Fuchs, Florian; Pounder, Andrew Michael; Stein, Hendrik; Kraume, Matthias; Salem, Ouda
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2023 Dimethyl ether/CO2 - a hitherto underestimated H2 storage cycle
Schühle, P.; Stöber, R.; Semmel, Malte; Schaadt, Achim; Szolak, Robert; Thill, S.; Alders, M.; Hebling, Christopher; Wasserscheid, P.; Salem, Ouda
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2022 Echtzeit-Einblicke in die Methanolsynthese und Validierung eines kinetischen Modells mit Realgasversuchen
Nestler, Florian; Hadrich, Max Julius; Full, Johannes; Schaadt, Achim
Vortrag
Presentation
2022 CO2-based Methanol Synthesis - From Reaction Kinetics to Optimized Plant Economics
Nestler, Florian
Vortrag
Presentation
2022 Kinetische Untersuchungen der DME-Synthese bei Reaktivdestillationsbedingungen. Verwirklichung effizienter Power-to-DME Prozesse
Semmel, Malte; Salem, Ouda; Schaadt, Achim; Sauer, Jörg
Vortrag
Presentation
2022 Hydrogen and Fuel Cells for Our Energy Transition
Groos, Ulf
Vortrag
Presentation
2022 Prozessintensivierung der Ammoniaksynthese im Kontext der Power-to-X Technologie: Das Potential aktiverer Katalysatormaterialien
Cholewa, Thomas; Salem, Ouda; Schaadt, Achim; Güttel, Robert
Meeting Abstract
2022 Kinetic investigations of DME synthesis at catalytic distillation conditions
Semmel, Malte
Vortrag
Presentation
2022 Techno-Economic Assessment and Carbon Footprint of Processes for the Large-Scale Production of Oxymethylene Dimethyl Ethers from Carbon Dioxide and Hydrogen
Mantei, Franz Kaspar; Ali, Ramy Essam; Baensch, C.; Voelker, S.; Haltenort, P.; Burger, J.; Dietrich, R.-U.; Assen, Niklas von der; Schaadt, Achim; Sauer, J.; Salem, Ouda
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2022 Experimental validation of methanol synthesis from steel mill gases using a miniplant setup
Nestler, Florian; Full, Johannes; Jäckle, Jan-Marc; Linsenmeier, Johannes; Roob, Johanna; Hadrich, Max J.; Schaadt, Achim
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2022 Process Intensification strategies for Power-to-X Technologies
Cholewa, Thomas; Semmel, Malte; Mantei, Franz Kaspar; Güttel, R.; Salem, Ouda
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Synthetische Kraftstoffe - Ökonomie, Gesellschaft und Nachhaltigkeit
Matschoss, P.; Hauser, E.; Müller-Langer, F.; Schröder, J.; Brand, U.; Dietrich, R.-U.; Eggemann, L.; Peters, R.; Theiss, Lara; Dittmeyer, R.; Rösch, C.; Haase, M.; Millinger, M.; Terrapon-Pfaff, J.; Fuchs, A.-L.; Schmidt, M.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2021 Upgrading the Organic Fraction of Municipal Solid Waste by Low Temperature Hydrothermal Processes
Sailer, G.; Knappe, V.; Poetsch, J.; Paczkowski, S.; Pelz, S.; Oechsner, H.; Bosilj, Monika; Ouardi, Siham; Müller, J.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Flexible Aufheizung und Konditionierung für die Abgasnachbehandlung der Zukunft
Szolak, Robert; Danckert, B.; Rümmele, Florian; Beutel, Paul
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 LCA of a Battery Electric Vehicle using Renewable Electricity in the Entire Supply Chain
Sternberg, André; Schaadt, Achim
Aufsatz in Buch
Book Article
2021 A Novel Approach for Kinetic Measurements in Exothermic Fixed Bed Reactors: Advancements in Non-Isothermal Bed Conditions Demonstrated for Methanol Synthesis
Nestler, Florian; Müller, Viktor Paul; Salem, Ouda; Hadrich, Max Julius; Schaadt, Achim; Bajohr, Siegfried; Kolb, T.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Life Cycle Assessment of an Internal Combustion Engine Vehicle using Renewable Electricity for Fuel and Vehicle Production
Sternberg, A.; Hank, Christoph; Schaadt, Achim
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2021 Rapid Wet-Chemical Oxidative Activation of Graphite Felt Electrodes for Vanadium Redox Flow Batteries
Shanahan, Brian; Seteiz, Khaled; Heizmann, Philipp A.; Koch, Susanne; Büttner, Jan; Ouardi, Siham; Vierrath, Severin; Fischer, Anna; Breitwieser, Matthias
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Production, Utilisation and Distribution of Hydrogen
Hadrich, Max Julius
Vortrag
Presentation
2021 Light-off Investigation of Oxymethylene Ether (OME) Considering the Presence of the Exhaust Components Heptane, Carbon, and Nitrogen Monoxide
Rümmele, Florian; Susdorf, Alexander; Haider, S.M.S.; Szolak, Robert
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Power-to-Methanol. Schlussbericht
Hadrich, Max; Roth, Arne; Apfelbacher, Andreas
Bericht
Report
2021 Entwicklung eines neuartigen Power-to-Liquid-Verfahrens zur Herstellung von Dimethylether
Semmel, Malte
Vortrag
Presentation
2020 Environmental Assessment of OME3-5 Synfuel Production via the Power-to-Liquid Pathway
Hank, Christoph; Lazara, L.; Mantei, Franz Kaspar; Salem, Ouda; White, Robin J.; Smolinka, Tom; Schaadt, Achim; Hebling, Christopher; Henning, Hans-Martin
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2020 The role of synthetic fuels in an integrated energy system
Schaadt, Achim; Szolak, Robert; Hebling, Christopher; Rümmele, Florian; Hadrich, Max Julius; Ouda, Mohamed; Danckert, Bernd
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2018 Methanol synthesis - industrial challenges within a changing raw material landscape
Nestler, Florian; Krüger, Matthias; Full, Johannes; Hadrich, Max Julius; White, Robin J.; Schaadt, Achim
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2018 Structure, stability and permeation properties of NaA zeolite membranes for H2O/H2 and CH3OH/H2 separations
Moon Lee, S.; Xu, N.; Grace, John R.; Li, A.; Lim, C.J.; Kim, S.S.; Fotovat, F.; Schaadt, Achim; White, Robin J.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2018 Pathways to an Integrated Energy System
Henning, Hans-Martin
Vortrag
Presentation
2017 Palladium/ruthenium composite membrane for hydrogen separation from the off-gas of solar cell production via chemical vapor deposition
Sang Moon, L.; Xu, N.; Kim, S.S.; Li, A.; Grace, John R.; Lim, C.J.; Boyd, T.; Ryi, S.-K.; Susdorf, Alexander; Schaadt, Achim
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2017 Methodical design and operation of membrane distillation plants for desalination
Hagedorn, A.; Fieg, G.; Winter, Daniel; Koschikowski, Joachim; Mann, T.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2017 The power-to-methanol process chain - a life cycle assessment and CO2 avoidance cost analysis
Hank, Christoph; Hömberg, J.; White, Robin J.; Schaadt, Achim
Vortrag
Presentation
2016 Comparability of developed test procedures at normal operating conditions for PEM fuel cell stacks and modules analyzed in Round-Robin-Tests
Jungmann, Thomas; Nürnberg, K.; Harms, C.
Vortrag
Presentation
2016 Characteristic low frequency time constants derived from impedance spectra of fuel cell stacks
Keller, Stefan; Özel, Tansu; Scherzer, Anne-Christine; Gerteisen, Dietmar; Groos, Ulf
Vortrag
Presentation
2016 Catalytic decomposition of biomass tars: The impact of wood char surface characteristics on the catalytic performance for naphthalene removal
Nestler, Florian; Burhenne, Luisa; Amtenbrink, Meike Juliane; Aicher, Thomas
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2016 An interesting class of porous polymer - revisiting the structure of mesoporous a-D-Polysaccharide gels
White, Robin J.; Shuttleworth, Peter S.; Budarin, Vitaliy L.; Bruyn, Mario de; Fischer, Anna; Clark, James H.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2014 The influence of the precipitation/ageing temperature on a Cu/ZnO/ZrO2 catalyst for methanol synthesis from H2 and CO2
Frei, E.; Schaadt, Achim; Ludwig, T.; Hillebrecht, H.; Krossing, Ingo
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
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