CATMAG: innovatives Verfahren zur Speicherung von Energie

9 Mai 2016

Die Forscher Bruno Chaudret, Marc Respaud und Julian Carrey des Labors für Physik und Chemie im Bereich Nanotechnologien (Toulouse) des französischen Zentrums für wissenschaftliche Forschung CNRS haben ein einzigartiges katalytisches Verfahren für die Synthese von Methan aus Kohlendioxid und Dihydrogen entwickelt. Das Verfahren beruht auf den sich durch magnetische Induktion erwärmenden organisch metallischen Nanopartikeln. Diese neue innovative Methode ermöglicht eine industrielle Speicherung von intermittierenden Energien wie Wind oder Photovoltaik.
Nanopartikel bzw. Nanoteilchen bezeichnen Verbünde von einigen wenigen bis einigen tausend Atomen oder Molekülen. Der Name Nano bezieht sich auf ihre Größe, die typischerweise bei 1 bis 100 Nanometern liegt. Nanopartikel können sowohl auf natürlichem Wege (etwa Vulkanausbruch oder Waldbrand) als auch durch anthropogene (vom Menschen verursachte) Einflüsse, wie Kfz- und Industrieabgase, in die Umwelt gelangen. Nanoteilchen besitzen spezielle chemische, physikalische magnetische, optische, elektronische, katalytische und biologische Eigenschaften, die deutlich von denen der Festkörper oder größerer Partikel abweichen. Letztendlich beruhen diese Eigenschaften der Nanopartikel auf der extrem hohen Oberflächenladung, die Kompensation sucht. Das hohe Nutzenpotential hat einen drastischen Anstieg in Herstellung und Anwendung der unterschiedlichsten Arten von Nanopartikeln zur Folge.

Synthetische Nanopartikel sind künstlich hergestellte Teilchen, die gezielt mit neuen Eigenschaften und/oder Funktionalitäten ausgestattet sind, wie z. B. elektrische Leitfähigkeit, chemische Reaktivität. Das Forscherteam des CNRS / INSA (Hochschule für angewandte Wissenschaften) in Toulouse arbeitet im Rahmen des CATMAG-Projekts daran, einen auf industrieller Ebene angepassten Prozess zu entwickeln, der eine neue Form der Katalyse ermöglicht, basierend auf metallorganischen Nanopartikeln, die durch magnetische Induktion erwärmt werden und dessen Eigenschaften optimal genutzt werden können.

Das CATMAG-Projekt ist einer der ersten Gewinner des Incentive-Programms für Innovation, das im Jahr 2014 vom CNRS gestartet wurde. Dieses Projekt ist jetzt in der vorindustriellen Phase. Das Ziel ist es, erneuerbare Energien in Form von Methan (CH4), das aus synthetisiertem Kohlendioxid (CO2) hergestellt wurde, zu speichern.

Katalyse durch magnetische Induktion

© Cyril FRESILLON / LPCNO / CNRS Photo Library

Die patentierte Technologie von CATMAG nutzt die Eigenschaft von ferromagnetischen Nanopartikeln. Werden diese Teilchen in ein Hochfrequenzmagnetfeld gebracht, erzeugen sie fast augenblicklich (in der Größenordnung von einer Millisekunde) eine große Menge an Wärme, die verwendet werden kann, um chemische Reaktionen zu katalysieren. Die Katalyse chemischer Reaktionen durch magnetische Induktion organisch metallischer Nanoteilchen ist eine attraktive Alternative zu herkömmlichen Herstellungsverfahren basierend auf der Verwendung von Reaktoren (Backofen, Mikrowellenheizung). Dieses neue Verfahren erzeugt 10-mal so viel Wärme, ist kosteneffektiver, selektiver und flexibler.

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