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Katalytische CO2-Aufwertung mit ternären intermetallischen Phasen

  • In jüngster Zeit wurde ein komplett neues Feld für den Bedarf an einer Konvertierung von Kohlenstoffdioxid zu Methan erschlossen. Im Gegensatz zu der Erde besteht die dünne Atmosphäre des Mars aus 95,3 % Kohlenstoffdioxid. Um dort hinzukommen und der Menschheit ein potentielles zweites Zuhause zu schaffen, bedarf es allerdings der Raumfahrt. Die bisherigen Raketen dafür wurden entweder mit Feststoffbrennstoffen, flüssigem Wasserstoff sowie flüssigem Sauerstoff oder in neuerer Zeit mit einer Mischung aus Rocketpropellent-1 (Mischung aus Diesel und Kerosin) und flüssigem Sauerstoff geflogen. Die neue Generation der Raketen von SpaceX, Nasa und Blue Origin für die Marsbesiedlung wird allerdings mit Methan und flüssigem Sauerstoff fliegen. Das Besondere daran ist, dass alle Missionen sowohl von NASA, als auch von den privaten Raumfahrtunternehmen, planen den Treibstoff für den Rückflug über den CO2-Fischer-Tropsch Prozess auf dem Mars aus Kohlenstoffdioxid zu gewinnen und alle lebensnotwendigen Chemikalien auf dem Mars aus Wassereis und CO2 über diesen Weg zu erzeugen. Für diesen Prozess unter diesen extraterrestrischen Bedingungen bedarf es neuer und besserer heterogener Katalysatoren, um die Besiedelung des Mars und des Sonnensystems sowie die Nutzung der dort vorhandenen Rohstoffe möglich zu machen. Daher war in dieser Arbeit das Ziel neuartige Heusler-Legierungen zu erhalten und diese in eine für die Katalyse nutzbare Form zu überführen, um damit das katalytische Potential der Legierungen in der CO2-Fischer-Tropsch-Anwendungen erstmalig zu überprüfen. Dadurch sollten neue Katalysatoren für zukünftige CO2-Fischer-Tropsch-Anwendungen untersucht werden, da diese Prozesse einen breiteren Zugang zu Raffinerieprodukten, Wachsen, Alkanen und Alkenen liefern können als die CO2-intensiven klassischen Routen über den Steamcracker. Sind diese Katalysatoren auch im Hinblick auf den Irdischen gebraucht von großem Interesse. Dazu sollte in dieser Arbeit untersucht werden, welche niedermolekularen Produktfraktionen im Rahmen eines Katalysator Screenings erhalten werden können. Dabei war es die Zielsetzung, die Metallkombinationen zu iterieren und einen groben Überblick über die Produktverteilung anhand der häufigsten Produkte sowie der C4- und C4+-Fraktion zu geben. Zu diesem Zweck wurden Cu2YZ, Ni2YZ, Fe2YZ und Co2FeZ bzw. Fe2CoZ mittels thermischem metallischem Sintern erzeugt und charakterisiert. Unter Zuhilfenahme verschiedener physikalischer und chemischer Methoden wie der pulsed laser ablation (PLAL) und der Zerkleinerung mittels Kugelmühle wurden Katalysatoren erzeugt, welche im Anschluss auf Aluminiumoxids sowie des Siliziumdioxid-Trägermaterials aufgebracht wurden. Die so erhaltenen Material wurde in pelletierter Form in einer Hochdruckströmungsapparatur auf die katalytischen Fähigkeiten der jeweiligen Metallkombination in der CO2-Hydrierung untersucht.

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Metadaten
Author:Johannes Schaumlöffel
URN:urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-66969
DOI:https://doi.org/10.26204/KLUEDO/6696
Subtitle (German):Über die Herstellung und Verwendung von Heusler-Systemen als neuartige Materialien in der heterogenen Katalyse
Advisor:Werner R. Thiel, Wolfgang Mackenroth, Stefan Ernst
Document Type:Doctoral Thesis
Language of publication:German
Publication Date:2021/12/19
Year of Publication:2021
Publishing Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Granting Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Acceptance Date of the Thesis:2021/11/18
Date of the Publication (Server):2021/12/21
Number of page:IX, 293
Faculties / Organisational entities:Fachbereich Chemie
DDC-Cassification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 540 Chemie
Licence (German):Creative Commons 4.0 - Namensnennung, nicht kommerziell, keine Bearbeitung (CC BY-NC-ND 4.0)