P2X: Erforschung, Validierung und Implementierung von Power-to-X Konzepten

Projektbeschreibung

Ziel des Projekts war es, Lösungen zu erarbeiten, zu demonstrieren und zu implementieren, mit denen unter Einsatz erneuerbar erzeugter elektrischer Energie stoffliche Energieträger und chemische Produkte für Anwendungen in den industriellen Leitmärkten Energie, Transport/Verkehr und Chemie wirtschaftlich, zeitlich flexibel und auf die gesellschaftlichen Bedürfnisse abgestimmt produziert werden. In einem integrierten transdisziplinären Ansatz konnten für unterschiedliche Technologieoptionen die Potenziale bewertet und Hindernisse bei ihrer Umsetzung identifiziert werden. Der Innovationsprozess beinhaltete dabei von Beginn an den technologischen Fortschritt, den gesellschaftlichen Wandel und ökonomische Potenziale. Die technologischen Handlungsfelder umfassten die essenziellen Schlüsselkompetenzen Elektrolyse, Katalyse sowie Material- und Prozess-Design. Es erfolgte eine kontinuierliche Nachhaltigkeitbewertung und Evaluierung der Chancen zur Systemintegration unter den heute gegebenen bzw. zukünftig zu erwartenden gesellschaftlichen und regulatorischen Rahmenbedingungen. Auf Basis eines systematischen Roadmapping-Prozesses wurden so erfolgreiche Entwicklungen über die Gesamtlaufzeit von 10 Jahren verdichtet und für mindestens drei neue Technologien zur technischen Realisierung gebracht.

Konkretes Forschungsfeld war die Hochtemperatur-Co-Elektrolyse zur Synthesegaserzeugung, Erarbeitung eines tieferen Verständnisses der Katalyseprozesse mit dem Ziel der Identifikation von Optimierungspotenzialen. Bei der Co-Elektrolyse wird aus Wasser und CO₂ wertvolles Synthesegas erzeugt. Diese Technologie könnte eine Schlüsselrolle in der Energiewende spielen, indem sie überschüssige erneuerbare Energie effizient speichert und nutzbar macht.

Teilvorhaben Fraunhofer IWM

• Atomistische Simulation zur Optimierung von Perowskit-Materialien als Anoden in Festoxid-Elektrolysezellen (SOECs)
• Hochpräzise materialphysikalische Simulationen zur Untersuchung von Punktdefekten im Kristallgitter – ein entscheidender Faktor für die katalytische Aktivität der Elektroden
• Enge Kooperation mit experimentellen Partnern zur Synthese neuartiger Anodenmaterialien und zur Visualisierung und Analyse atomar aufgelösten Strukturinformationen
• Die Ergebnisse zeigen vielversprechende Wege zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit dieser Materialien auf, um SOECs langlebiger und effizienter zu machen