År 2050, 80 procent av elkraften i Tyskland måste baseras på förnybara resurser. För att nå detta mål, det krävs att lagra elkraft i form av kemiska energibärare. Inom prioriteringsprogrammet "Katalysatorer och reaktorer under dynamiska förhållanden för energilagring och konvertering" (SPP 2080, DynaKat) finansierat av German Research Foundation (DFG), tolv stora forskningskonsortier studerar hur katalytiska reaktionssystem beter sig under sådana förhållanden. Det prioriterade programmet samordnas av Karlsruhe Institute of Technology (KIT).

Förutom biomassa, sol och vind är de viktigaste förnybara energibärarna, men deras tillgänglighet fluktuerar avsevärt. På blåsiga och soliga dagar, mängden elektrisk kraft överstiger den mängd som kan matas in i nätet. Denna överproduktion av vindkraft och solcellsanläggningar kan lagras i kemikalier. Senare, elektrisk kraft kan göras tillgänglig igen eller kemikalierna kan användas som hållbara råvaror för produktion av bränslen eller plattformsmolekyler för kemisk industri.

För omvandling av koldioxid eller väte till energilagringsmolekyler, som metan, kolväten, eller alkoholer, katalysatorer, elektrokemiska celler, och reaktorer krävs. Dock, påverkan av dynamiska yttre förhållanden på katalytiska reaktionssystem, till exempel orsakad av fluktuerande vind- och solkraft, har knappt studerats hittills. "Men vi vet att strukturen för fasta katalysatorer och, därav, deras katalytiska aktivitet kan variera avsevärt under förändrade reaktionsbetingelser. Detta är ett mycket fascinerande vetenskapligt ämne, "säger professor Jan-Dierk Grunwaldt från KIT:s institut för kemisk teknik och polymerkemi (ITCP) och katalysforskning och teknik (IKFT). Innehavaren av stolen för kemisk teknik och katalys samordnar DFG:s prioriteringsprogram SPP2080 DynaKat där, förutom KIT, ett antal kända forskningsinstitutioner från hela Tyskland är inblandade, som Forschungszentrum Jülich, TU München, och flera Max Planck -institut, inklusive Fritz Haber Institute i Berlin. Kickoff -mötet med mer än 70 deltagare ägde rum i Karlsruhe i februari i år. De tolv tvärvetenskapliga, rikstäckande forskningsprojekt är indelade i 34 delprojekt. Sju av dessa delprojekt genomförs av KIT -institut, nämligen, ITCP, IKFT, och Institute for Micro Process Engineering (IMVT). DFG kommer att finansiera DynaKat Priority Program som planeras för en period på sex år med 8,5 miljoner euro i tre år inledningsvis. Den institution som lockade det största antalet projekt inom SPP2080 är KIT.

"Vi vill förstå och sedan optimera de katalytiska materialen för att effektivt användas under dynamiska förhållanden, "säger Dr Erisa Saraçi, seniorvetare på IKFT och medarrangör för kickoff-mötet på KIT. För det här syftet, alla processer studeras från fenomenen på katalysatorns atomnivå till den rumsliga fördelningen av foderkoncentrationer och till temperaturvariationer på reaktornivån. För en grundläggande förståelse av processer och utveckling av nya material och reaktordesigner, klassisk, etablerade experiment samt senaste spektroskopiska metoder och modelleringsmetoder tillämpas.

Integration av forskare i tidig karriär spelar en viktig roll i DynaKat DFG Priority Program. På KIT, en blockkurs om "Teknik och resurser för förnybar energi:från vind och sol till kemiska energibärare" anordnas för intresserade studenter och forskare. "Inom forskning, du kommer inte vidare utan nätverk och teamarbete, eftersom de enskilda deldisciplinerna är mycket komplexa, säger Sebastian Weber, doktorandforskare vid IKFT/ITCP. Både Saraçi och Weber betonar vikten av att utbyta och kombinera tvärvetenskaplig expertis. "Det handlar om buntkompetenser och att utveckla ämnet i Tyskland för att nå en ledande position på internationell nivå, "säger programkoordinator Grunwaldt.