KIT Responsible Innovation Challenge

Loop reactor for hydrogen production and storage by reacting iron with water

by

Dr.Ing. Fabian Hagen and Dr.-Ing. Björn Stelzner

Engler-Bunte-Institute, Combustion Technology

Climate-neutral hydrogen production is one of the keys towards achieving global climate goals. Basically, the water/iron reaction (3 Fe + 4 H2O → Fe3O4 + 4 H2) allows direct production of hydrogen from water, without the use of fossil fuels. Since iron is a widely available and inexpensive element, the reaction route could be a cost-effective and sustainable method for hydrogen production. Moreover, hydrogen can be both produced and stored as needed. Thus, the reaction route holds the potential for a continuous energy supply, which is particularly important for balancing fluctuations in renewable energy production.

Within this project a loop reactor with a tailored Fe matrix of high cycling stability is to be developed, aiming at decentralized, fast, and clean hydrogen production from water vapor by conversion of Fe into Fe3O4.

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Hochskalierung und kommerzielle Bereitstellung von Preußisch Weiß als Aktivmaterial für Natrium-Ionen Batterien

by

Büchele, Sebastian

Institut für Angewandte Materialien – Energiespeichersysteme, Gruppe Synthese und keramische Pulvertechnologie

Bei stationären Batterien sind Preis und Verfügbarkeit entscheidend ... wenn sie in Verbindung mit erneuerbaren Energien für die Frequenzregulierung des Stromnetzes und als Kurzzeitspeicher für Spitzenlasten eingesetzt werden, wird die Zahl dieser Batterien weltweit enorm sein. Dann kommen nur noch reichlich vorkommende Elemente in Frage. Natrium- Ionen Batterien können bei richtiger Materialwahl für die positive Elektrode diese Anforderungen erfüllen. Wir haben ein solches Material für die positive Elektrode entwickelt. Es gehört der Materialklasse der Preußisch Weiß Analoge an. Dabei setzen wir auf eine wenig energieintensive Synthese bei niedrigen Temperaturen und geringem Druck. Die Synthese von exzellenten Materialien mit einer hohen spezifischen Kapazität bedarf jedoch stark verdünnten wässrigen Lösungen, weswegen für hohe Syntheseausbeuten große Volumina erforderlich sind.

Unser Ziel ist es, die Syntheseausbeute zu maximieren und den Syntheseprozess so zu optimieren, dass er in kostengünstigen Maschinen bspw. aus der Lebensmittelindustrie erfolgen kann. Bei Erfolg des Projekts ist eine Ausgründung vorgesehen, um das Preußisch Weiß an Forschungsgruppen und die Industrie zu vertreiben.