Untersuchungen zum Koadsorptionsverhalten von feuchten Gasgemischen

• Antragsteller: Dr.-Ing. Carsten Wedler
• Fachliche Zuordnung: Technische Thermodynamik
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 497236263

Um CO2-Emissionen aus z.B. industriellen Abgasströmen oder direkt aus der Umgebungsluft abzuscheiden, werden in vielen klimawandelrelevanten Anwendungen, wie dem Direct Air Capture (DAC) oder dem Carbon Capture and Storage (CCS), Adsorptionsverfahren zur Abscheidung von CO2 aus Gasgemischen eingesetzt. Viele Gasgemische, wie CO2-reiches Abgas aus Kraftwerken, beinhalten Wasserdampf, welcher einen erheblichen Einfluss auf die Adsorptionseigenschaften der anderen Gaskomponenten nimmt. Zur Auslegung von Adsorptionsprozessen sollten daher detaillierte Untersuchungen zu dem auftretenden Koadsorptionsmechanismus für das gewählte Adsorbens-Gasgemisch System durchgeführt werden. Experimentelle Untersuchungen zur Koadsorption sind jedoch nicht trivial, wobei Untersuchungen mit trockenen Gasgemischen noch erheblich einfacher umzusetzen sind als mit feuchten Gasgemischen. Daher wird in vielen Untersuchungen auf den in Realität vorhandenen Wasserdampf verzichtet, was dazu folgt, dass die experimentellen Daten eine erhebliche Unsicherheit aufweisen. Bislang wurden in der wissenschaftlichen Literatur verschiedene Messmethoden zur Messung der Koadsorption von feuchten Gasgemischen beschrieben, jedoch konnte davon noch keine als eine Standardmethode etabliert werden. Da die Messungen zudem anspruchsvoll sind, ist die experimentelle Datenlage zur Koadsorption von feuchten Gasgemischen in der Literatur unzureichend. Daher ist es zunächst das Ziel dieses Projektes, eine Standardmethode zu entwickeln und zu etablieren. Diese basiert auf dem gravimetrischen Adsorptionsmessverfahren und ermöglicht die Untersuchung der Koadsorption von feuchten Gasgemischen mit unterschiedlichen und reproduzierbaren Wasserdampfanteilen. Diese Methode wird genutzt, um Adsorptionsgleichgewichte von binären, ternären und quaternären feuchten Gasgemischen an zwei unterschiedlich strukturierten Adsorbentien zu untersuchen. Die daraus resultierenden Daten werden verwendet, um die Adsorptionsgleichgewichte zu modellieren. Dabei wird auf bekannte Modelle für feuchte Gasgemische zurückgegriffen, von welchen jedoch bekannt ist, dass diese keine Wechselwirkungen zwischen den verschieden Gasmolekülen berücksichtigen. Daher wird in Rahmen dieses Projektes ebenfalls untersucht, ob ein komplexeres Modell für feuchte Gasgemische angepasst werden kann, welches auf der Gitter-Dichtefunktionaltheorie basiert.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Gastgeber: Dr. Ronny Pini