Katalytische Dehydrierung von Ameisensäure
Eine vielversprechende Alternative zu fossilen Brennstoffen stellt Wasserstoff biogenen Ursprungs dar. Im Rahmen des BMBF-Projektes wird die Dehydrierung von Biomasse-stämmiger Ameisensäure für die Wasserstoffproduktion verfolgt. Das Konzept bietet den Vorteil der räumlichen und zeitlichen Entkopplung von Biomassenutzung und Wasserstofferzeugung. Für die Dehydrierung der Ameisensäure können verschiedenste Katalysatorsysteme, sowohl homogen als auch heterogen, eingesetzt werden. Heterogene Katalysatoren sind dahingehend für den technischen Prozess von Vorteil, da eine einfache Katalysatorabtrennung auch bei hohen Wassergehalten der wässrigen Ameisensäure möglich ist.
Ziel ist es, ein geeignetes geträgertes Katalysatorsystem für die kontinuierliche Dehydrierung in der Gas- und Flüssigphase zu entwickeln. So können beispielsweise Palladium-basierte Katalysatoren oder Kupfer-basierte Materialien Verwendung finden. Die Katalysatoren sollen eine hohe Aktivität, aber auch eine hohe Stabilität im kontinuierlichen Prozess aufweisen. Aufgrund der Vergiftung oder des Leachings der katalytisch aktiven Zentren besteht jedoch das Risiko einer Verringerung der katalytischen Aktivität über die Laufzeit. Demzufolge liegt der Fokus der Katalysatorentwicklung auf der Stabilität, um eine lange Nutzungsdauer des Katalysators bei konstanter Aktivität im kontinuierlichen Betrieb zu verwirklichen. Eine Möglichkeit ist die Zugabe von Fremdelementen wie Phosphor. Die Phosphormodifikation führt zu einer erhöhten CO-Toleranz und limitiert folglich die Katalysatorvergiftung.
Zusätzlich zu der Katalysatormodifikation soll die Deaktivierung durch Reaktivierungsverfahren eingeschränkt werden. Mit der Behandlung mit Luftsauerstoff erreicht der vergiftete Katalysator seine ursprüngliche Aktivität. In den Prozess werden zyklische Regenrationszyklen integriert und die Auswirkungen der wiederholenden Oxidation auf das katalytische Verhalten untersucht. Das Ziel besteht darin, die kontinuierliche Dehydrierung von Ameisensäure im automatischen Wechselbetrieb mit der Regeneration technisch umzusetzen.