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CHEMampere: Technologies for sustainable chemical production with renewable electricity and CO2, N2, O2, and H2O

Klemm, Elias und Lobo, Carlos und Löwe, Armin und Schallart, Verena und Renninger, Stephan und Waltersmann, Lara und Costa, Rémi und Schulz, Andreas und Dietrich, Ralph-Uwe und Möltner, Lukas und Meynen, Verena und Sauer, Alexander und Friedrich, Kaspar Andreas (2022) CHEMampere: Technologies for sustainable chemical production with renewable electricity and CO2, N2, O2, and H2O. Canadian Journal of Chemical Engineering. Wiley. doi: 10.1002/cjce.24397. ISSN 0008-4034.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
4MB

Kurzfassung

The chemical industry must become carbon neutral by 2050, meaning that process-, energy-, and product-related CO2 emissions from fossil sources are completely suppressed. This goal can only be reached by using renewable energy, secondary raw materials, or CO2 as a carbon source. The latter can be done indirectly through the bioeconomy or directly by utilizing CO2 from air or biogenic sources (integrated biorefinery). Until 2030, CO2 waste from fossil-based processes can be utilized to curb fossil CO2 emissions and reach the turning point of global fossil CO2 emissions. A technology mix consisting of recycling technologies, white biotechnology, and carbon capture and utilization (CCU) technologies is needed to achieve the goal of carbon neutrality. In this context, CHEMampere contributes to the goal of carbon neutrality with electricity-based CCU technologies producing green chemicals from CO2, N2, O2, and H2O in a decentralized manner. This is an alternative to the e-Refinery concept, which needs huge capacities of water electrolysis for a centralized CO2 conversion with green hydrogen, whose demand is expected to rise dramatically due to the decarbonization of the energy sector, which would cause a conflict of use between chemistry and energy. Here, CHEMampere's core reactor technologies, that is, electrolyzers, plasma reactors, and ohmic resistance heating of catalysts, are described, and their technical maturity is evaluated for the CHEMampere platform chemicals NH3, NOx, O3, H2O2, H2, CO, and CxHyOz products such as formic acid or methanol. Downstream processing of these chemicals is also addressed by CHEMampere, but it is not discussed here.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/186349/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:CHEMampere: Technologies for sustainable chemical production with renewable electricity and CO2, N2, O2, and H2O
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Klemm, EliasUniversität Stuttgart, Institut für Technische ChemieNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lobo, CarlosUniversität Stuttgart, Institut für Technische ChemieNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Löwe, ArminUniversität Stuttgart, Institut für Technische ChemieNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schallart, VerenaManagement Center InnsbruckNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Renninger, StephanInstitute for Photovoltaics, University of StuttgartNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Waltersmann, LaraFraunhofer-Institute for Manufacturing Engineering and Automation, Stuttgart, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Costa, Rémiremi.costa (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3534-1935NICHT SPEZIFIZIERT
Schulz, AndreasInstitute of Interfacial Process Engineering and Plasma Technology, University of StuttgartNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dietrich, Ralph-UweRalph-Uwe.Dietrich (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9770-4810NICHT SPEZIFIZIERT
Möltner, LukasManagement Center Innsbruck, Innsbruck, AustriaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Meynen, VerenaLaboratory of Adsorption and Catalysis, Department of Chemistry, University of Antwerp,NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sauer, AlexanderFraunhofer-Institute for Manufacturing Engineering and Automation,NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Friedrich, Kaspar AndreasAndreas.Friedrich (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2022
Erschienen in:Canadian Journal of Chemical Engineering
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1002/cjce.24397
Verlag:Wiley
ISSN:0008-4034
Status:veröffentlicht
Stichwörter:catalyst ohmic heating, CO2utilization, electrolyzers, plasma, TRL evaluation
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Elektrochemische Energiespeicherung
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SP - Energiespeicher
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Elektrochemische Speicher
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik
Institut für Technische Thermodynamik > Energiesystemintegration
Hinterlegt von: Costa, Dr Rémi
Hinterlegt am:20 Mai 2022 13:25
Letzte Änderung:29 Mär 2023 00:02

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