Verbundprojekt
SPP 2370 TP - Verknüpfung von Katalysatoren, Mechanismen und Reaktorkonzepten für die Umwandlung von Distickstoff durch elektrokatalytische, photokatalytische und photoelektrochemische Methoden ("Nitroconversion") - Teilprojekt: Exploration der Protonenleitfähigkeit in Festkörperelektrolyten für effiziente elektrochemische Niedertemperatur-Ammoniak-Synthese
Geldgeber: Deutsche Forschungsgemeinschaft
Laufzeit: 2022-2025
URL: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/501491300
Ausführliche Beschreibung:
Das SPP2370 Nitroconversion zielt auf die Entwicklung heterogener elektrokatalytischer, photokatalytischer und photoelektrochemischer N2-Umwandlungsreaktionen für dezentrale und nachhaltige N2-Umwandlungswege ab. Dies wird erreicht, indem Einblicke in die Struktur/Aktivitäts-Beziehungen von Katalysatoren, einschließlich experimenteller und theoretischer Designstrategien, gewonnen werden, neuartige Reaktor- und Elektrodenkonzepte entwickelt werden, um die Limitierungen des N2-Stofftransport zu überwinden, und durch den Einsatz neuartiger analytischer Techniken, um Einblicke in die zugrunde liegenden Mechanismen zu erhalten, um in der Lage zu sein, Katalysatoren rational zu entwerfen und neue Reaktionswege zu entwickeln. Das SPP ist ausdrücklich nicht auf die Umwandlung von N2 in NH3 beschränkt, sondern umfasst auch die Forschung zu oxidativen Umwandlungen. Das SPP2370 zielt auf die systematische Analyse und Verbesserung eines Gesamtprozesses der N2-Umwandlung ab. Nur stark kollaborative und interdisziplinäre Anstrengungen, die im SPP2370 koordiniert werden, können den Weg für eine solche Entwicklung ebnen. Insbesondere die Bedeutung der Einbindung der Reaktionstechnik direkt in die Entwicklung der grundlegenden Prozesse kann nicht genug betont werden. Nach dem Start des SPP wird ein Lenkungsausschuss eingerichtet, der die verschiedenen Aufgaben, Verantwortlichkeiten und Kenntnisse innerhalb des SPP2370 repräsentiert. Dieses Gremium wird den Koordinator bei der Definition und Durchführung kooperativer Forschungsaktivitäten innerhalb des SPP unterstützen. Regelmäßige Workshops, Seminare und ein reger Austausch sollen den interdisziplinären Charakter des SPP fördern. Zum Austausch mit internationalen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern findet am Ende der ersten Förderperiode eine internationale Konferenz/Symposium statt.
Teilprojekt:
Die Festkörper-Ammoniaksynthese mit festen Protonenleitern hat sich als vielversprechender Ansatz für die Nitrokonversion von N2 zu NH3 erwiesen. Bislang wurden jedoch nur Materialien verwendet, die bei Temperaturen über 400 °C Protonen leiten, jedoch muss die Betriebstemperatur erheblich gesenkt werden. Ziel dieses Projekts ist es daher, superprotonische feste Säuren zu verwenden, um die Ammoniaksynthese im festen Zustand bei viel niedrigeren Temperaturen als den derzeit Verwendeten durchzuführen. Durch die Kombination des Fachwissens über den Ionentransport in Festkörpern, der Elektrokatalyse und der theoretische Chemie, streben dieser Vorschlag und das Konsortium ein besseres grundlegendes Verständnis darüber an, wie die Protonenleitfähigkeit mit der Nitrokonversion zusammenhängt und wie die Nitrokonversion durch die Festkörper-Ammoniaksynthese weiter verbessert werden kann.
Das SPP2370 Nitroconversion zielt auf die Entwicklung heterogener elektrokatalytischer, photokatalytischer und photoelektrochemischer N2-Umwandlungsreaktionen für dezentrale und nachhaltige N2-Umwandlungswege ab. Dies wird erreicht, indem Einblicke in die Struktur/Aktivitäts-Beziehungen von Katalysatoren, einschließlich experimenteller und theoretischer Designstrategien, gewonnen werden, neuartige Reaktor- und Elektrodenkonzepte entwickelt werden, um die Limitierungen des N2-Stofftransport zu überwinden, und durch den Einsatz neuartiger analytischer Techniken, um Einblicke in die zugrunde liegenden Mechanismen zu erhalten, um in der Lage zu sein, Katalysatoren rational zu entwerfen und neue Reaktionswege zu entwickeln. Das SPP ist ausdrücklich nicht auf die Umwandlung von N2 in NH3 beschränkt, sondern umfasst auch die Forschung zu oxidativen Umwandlungen. Das SPP2370 zielt auf die systematische Analyse und Verbesserung eines Gesamtprozesses der N2-Umwandlung ab. Nur stark kollaborative und interdisziplinäre Anstrengungen, die im SPP2370 koordiniert werden, können den Weg für eine solche Entwicklung ebnen. Insbesondere die Bedeutung der Einbindung der Reaktionstechnik direkt in die Entwicklung der grundlegenden Prozesse kann nicht genug betont werden. Nach dem Start des SPP wird ein Lenkungsausschuss eingerichtet, der die verschiedenen Aufgaben, Verantwortlichkeiten und Kenntnisse innerhalb des SPP2370 repräsentiert. Dieses Gremium wird den Koordinator bei der Definition und Durchführung kooperativer Forschungsaktivitäten innerhalb des SPP unterstützen. Regelmäßige Workshops, Seminare und ein reger Austausch sollen den interdisziplinären Charakter des SPP fördern. Zum Austausch mit internationalen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern findet am Ende der ersten Förderperiode eine internationale Konferenz/Symposium statt.
Teilprojekt:
Die Festkörper-Ammoniaksynthese mit festen Protonenleitern hat sich als vielversprechender Ansatz für die Nitrokonversion von N2 zu NH3 erwiesen. Bislang wurden jedoch nur Materialien verwendet, die bei Temperaturen über 400 °C Protonen leiten, jedoch muss die Betriebstemperatur erheblich gesenkt werden. Ziel dieses Projekts ist es daher, superprotonische feste Säuren zu verwenden, um die Ammoniaksynthese im festen Zustand bei viel niedrigeren Temperaturen als den derzeit Verwendeten durchzuführen. Durch die Kombination des Fachwissens über den Ionentransport in Festkörpern, der Elektrokatalyse und der theoretische Chemie, streben dieser Vorschlag und das Konsortium ein besseres grundlegendes Verständnis darüber an, wie die Protonenleitfähigkeit mit der Nitrokonversion zusammenhängt und wie die Nitrokonversion durch die Festkörper-Ammoniaksynthese weiter verbessert werden kann.
Koordinierende Einrichtung
- Universität Bayreuth
Kooperationspartner mit Förderung
2 von 4
- Justus-Liebig-Universität Gießen
- Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden e.V.
- Max-Planck-Institut für Eisenforschung
- Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung
- Ruhr-Universität Bochum
