Sub-Project II: Device Research

Das Sub-Projekt II untersucht und vergleicht drei technische Ansätze zur Abscheidung von CO2 aus der Umgebungsluft und deren Skalierung. Die Untersuchung des Adsorptionsansatzes (1) umfasst die Materialsynthese und -charakterisierung, Simulationen auf Systemebene, sowie die Systemgestaltung und -demonstration in einer Mini-Anlage. Der Membranadsorptionsansatz (2) untersucht die Anwendung von hochporösem Material mit funktionelle Gruppen, die als Adsorptionsstellen dienen. Der Elektro-Swing-Ansatz (3) untersucht die Nutzbarkeit von Elektrochemie für den Regenerationsschritt des Sorptionsmittels. Bei diesem Ansatz wird - im Kontrast zu den ersten beiden Asätzen - für den Regenerationsschritt nur elektrische Energie benötigt, ohne dass eine Wärmequelle erforderlich ist.

Adsorbent Path:

Adsorption is currently the most frequently utilized DAC technology, although its high energy demand represents a major obstacle for scale-up. Process analysis will determine the energy demand as a function of the ambient conditions (temperature, pressure, humidity) and selected adsorbents will be investigated and tested in a mini plant.

Sub-Project II: Device Research
Material parameters for process analysis.
ICE-2
Sub-Project II: Device Research
Relevant material classes in the focus of investigation.
ICE-2

Membrane Adsorbent Path:

With the membrane separation approach, hollow fiber membrane adsorber units with highly porous material are used. The material contains functional groups, which function as adsorption sites.

Sub-Project II: Device Research
Extrusion of polymer and adsorber particles with a twin-screw extruder for the production of a hollow fiber membrane adsorber unit. (MOF: Metal organic framework).
ICE-2

Electro Swing Approach:

The electrochemical process requires only electrical energy for the regeneration step, without the need for a heat source. Investigation of 3 concepts:

1. Amino acid

Sub-Project II: Device Research
Amino acid approach. Capture solutions with amino acids (e.g. L-arginine), as sorbents. A) Schematic overview of process; B) Development of a prototype: Example for a structured column for CO2 absorption, 3D-printed from 316 L stainless steel by powder bed fusion.
ICE-2

2. EMAR

3. Polymer

Sub-Project II: Device Research
Schematic overview of the EMAR (electrochemically-mediated amine regeneration) process.
ICE-2
Sub-Project II: Device Research
Schematic overview of the polymer approach (redox-active polymer sorbents for electro-swing reactive adsorpt-ion/ desorption).
ICE-2

Industry Offers

Sub-project lead

Sub-Project II: Device Research

Prof. Dr. Ralf Peters

Institute of Energy Technologies, Elektrochemische Verfahrenstechnik (IET-4), Forschungszentrum Jülich

E-Mail: ra.peters@fz-juelich.de

Partners working on this sub-project:

Forschungszentrum Jülich

  • Institute of Energy Technologies, Elektrochemische Verfahrenstechnik (IET-4)
  • Institute of Energy Materials and Devices, Werkstoffsynthese und Herstellungsverfahren (IMD-2)

Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie

  • Helmholtz Young Investigators Group “Electrochemical Conversion"

Helmholtz-Zentrum Hereon

  • Institut für Membranforschung

Karlsruher Institut für Technologie

  • Institut für Funktionelle Grenzflächen
  • Institut für Mikroverfahrenstechnik

Technische Universität Berlin

  • Institut für Chemie

the scientists

Forschungszentrum Jülich

Werkstoffsynthese und Herstellungsverfahren (IMD-2)

Werkstoffsynthese und Herstellungsverfahren (IMD-2)

Werkstoffsynthese und Herstellungsverfahren (IMD-2)

Werkstoffsynthese und Herstellungsverfahren (IMD-2)

Director

Principal Investigaton

Investigator

Principal Investigator

Aaron Silas Jajjawi, M.Sc.

Werkstoffsynthese und Herstellungsverfahren (IMD-2)

Werkstoffsynthese und Herstellungsverfahren (IMD-2)

PhD Student

PhD Student

Helmholtz-Zentrum Hereon

Institute of Membrane Research, Hereon Geesthacht
Department of Microporous Polymers

Institute of Membrane Research, Hereon Geesthacht
Department of Microporous Polymers

Polymertechnologie

Mikroporöse Polymere

Investigator

Investigator

Principal Investigator

Investigator

Institute of Membrane Research

PhD Student

Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie

Tamino Bosse, M.Sc.

Helmholtz Young Investigators Group “Electrochemical Conversion"

Helmholtz Young Investigators Group “Electrochemical Conversion"

Principal Investigator

PhD Student

Karlsruher Institut für Technologie

Institut für Mikroverfahrenstechnik (IMVT)

Institut für Funktionelle Grenzflächen (IFG)

Institut für Funktionelle Grenzflächen (IFG)

Institut für Mikroverfahrenstechnik (IMVT)

Principal Investigator

Principal Investigator

Post-Doc

Amirali Salehi, M.Sc.

Robin Koch, M.Sc.

Institut für Funktionelle Grenzflächen (IFG)

Institut für Mikroverfahrenstechnik (IMVT)

PhD Student

PhD Student

PhD Student

PhD Student

Institut für Mikroverfahrenstechnik (IMVT)

PhD Student

Technische Universität Berlin

Institut für Chemie

Institute Head

Investigator

Helmholtz Zentrum für Umweltforschung

Deputy Head

PhD Student

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Letzte Änderung: 04.02.2025