Forschungszentrum für Wasserstoff und Kohlenstoff -- Strategic Core Research Area (SCoRe A+) Hydrogen and Carbon

Montanuniversität Leoben

Leoben | Website

Open for Collaboration

Kurzbeschreibung

Die Forschungsaktivitäten im Bereich der beiden Wertstoffe Wasserstoff und Kohlenstoff werden an der Montanuniversität Leoben seit 2020 im strategischen Forschungsschwerpunkt (Strategic Core Research Area) "(SCoRe A+) Hydrogen and Carbon" gebündelt. Das zentrale Kernforschungsgebiet ist dabei die Methanpyrolyse, welche die CO2-neutrale Produktion von Wasserstoff und hochreinem Kohlenstoff aus Methan ermöglicht.

Die erfolgsversprechenden Forschungsergebnisse haben Ende 2021 zum Entschluss geführt, die Methanpyrolyse im größeren Labormaßstab weiter zu erforschen, um dadurch einen wesentlichen Beitrag zur Umsetzung dieser Technologie zu leisten. Die in diesem Bereich vorhandene Infrastruktur wird in einer Core Facility gebündelt.

Neben der Pyrolyse von Methan mittels zweier unterschiedlicher Verfahren (flüssiges Metallbad und Plasma) ist in der Pilotanlage auch ein Heißgasfilter zur Abscheidung des festen Kohlenstoffs sowie eine Membrananlage zur Produktgasreinigung integraler Bestandteil der Forschung. Die Pilotanlage ermöglicht die Herstellung von bis zu etwa 2 kg Wasserstoff und 6 kg Kohlenstoff pro Stunde.

Zur Infrastruktur gehören ebenfalls verschiedenste Geräte zur Charakterisierung und Aufbereitung bzw. Veredlung von Kohlenstoff.

Ansprechperson

Robert Obenaus-Emler

Research Services

• Kontinuierliche Methanpyrolyseversuche:
o Flüssigmetallreaktor und Plasmareaktor
o Input-Gasvolumenstrom bis 12 m³/h
o Parametervariation (Temperatur, Druck bis 10 bar)

• Durchführung von Biomassepyrolyseversuchen

• Gasaufbereitung und -reinigung:
o Heißgasfiltration zur kontinuierlichen Feststoffabscheidung
o Membrantrennstufe zur H2-Anreicherung und Produktgasreinigung
o Nachverbrennungskammer zur sicheren Behandlung restlicher Bestandteile

• Prozessanalytik und Monitoring:
o Online‑Gasanalytik (IR/FTIR, MS)
o Druckmessung, Massen‑ und Energiebilanzen
o Emissions‑ und Sicherheitsmonitoring

• Material- und Produktcharakterisierung:
o Kohlenstoffanalyse: BET‑Oberfläche, Partikelgrößen, Raman, XRD, SEM/TEM, TGA/DSC
o Probenaufbereitung, Fraktionierung und anwendungsnahe Veredlung

• Aufbereitung und Veredlung von Kohlenstoffmaterialien
o Zerkleinerung, Fraktionierung und Klassierung
o Agglomeration und anwendungsnahe Konditionierung
o Herstellung und Untersuchung von Biokohle für metallurgische Anwendungen

• Prozessentwicklung und Scale‑up:
o Versuchsplanung (DoE), Reaktionskinetik, Thermodynamik, Wärme‑/Stofftransport
o Betriebspunkt‑Bestimmung, kontinuierlicher Langzeitbetrieb

• LCA‑Unterstützung

• Workshops, gemeinsame Pilotkampagnen

Methoden & Expertise zur Forschungsinfrastruktur

Im Forschungszentrum für Wasserstoff und Kohlenstoff der Montanuniversität Leoben werden experimentelle Methoden zur Untersuchung und Entwicklung thermochemischer Prozesse eingesetzt, insbesondere zur Spaltung kohlenstoffhaltiger Ausgangsstoffe.

Zentrale Methoden umfassen die Methanpyrolyse in Flüssigmetall- und Plasmareaktoren, die Biomassepyrolyse zur Herstellung von Biokohle sowie Verfahren zur Gasaufbereitung und zur Kohlenstoffabtrennung. Ergänzend werden mechanische Aufbereitungsschritte wie Zerkleinerung, Fraktionierung und Agglomeration durchgeführt.

Im Forschungszentrum besteht umfassende Expertise in der Auslegung und dem Betrieb von Hochtemperaturreaktoren, der Prozessentwicklung (Kinetik, Thermodynamik, Wärme- und Stofftransport) sowie der Kopplung von Prozessbedingungen mit Materialeigenschaften. Ein besonderer Fokus liegt auf der gezielten Einstellung der Kohlenstoffmorphologie und -reinheit in Abhängigkeit von der jeweiligen Anwendung.

Die Infrastruktur wird durch umfassende Prozessanalytik (Online-Gasanalytik, Stoffbilanzen) sowie Materialcharakterisierung ergänzt. Dadurch lassen sich Reaktionsmechanismen aufklären, Prozesse optimieren und skalierungsrelevante Fragestellungen untersuchen.

Equipment

Nutzungsbedingungen

Für alle Nutzungen gelten die Allgemeinen Geschäftsbedingungen der Montanuniversität Leoben: https://www.unileoben.ac.at/agb/
Ergänzend gelten die internen Sicherheits- und Betriebsanweisungen der Core Facility (werden projektbezogen bereitgestellt). Für die individuelle Abstimmung kontaktieren Sie uns bitte unter: wfz@unileoben.ac.at