Nel 2050, L'80% dell'energia elettrica in Germania deve essere basata su risorse rinnovabili. Per raggiungere questo obiettivo, è necessario per immagazzinare energia elettrica sotto forma di vettori energetici chimici. Nell'ambito del programma prioritario "Catalizzatori e reattori in condizioni dinamiche per l'immagazzinamento e la conversione dell'energia" (SPP 2080, DynaKat) finanziato dalla German Research Foundation (DFG), dodici grandi consorzi di ricerca studiano come si comportano i sistemi di reazione catalitica in tali condizioni. Il programma prioritario è coordinato dal Karlsruhe Institute of Technology (KIT).

Oltre alla biomassa, sole e vento sono i più importanti vettori di energia rinnovabile, ma la loro disponibilità varia notevolmente. Nelle giornate ventose e soleggiate, la quantità di energia elettrica prodotta eccede quella che può essere immessa in rete. Questa sovrapproduzione di energia eolica e impianti fotovoltaici può essere immagazzinata in prodotti chimici. Più tardi, l'energia elettrica può essere nuovamente disponibile o le sostanze chimiche possono essere utilizzate come materie prime sostenibili per la produzione di combustibili o molecole piattaforma per l'industria chimica.

Per la conversione di anidride carbonica o idrogeno in molecole di accumulo di energia, come il metano, idrocarburi, o alcolici, catalizzatori, celle elettrochimiche, e reattori sono necessari. Però, l'influenza delle condizioni esterne dinamiche sui sistemi di reazione catalitica, ad esempio causati dalle fluttuazioni dell'energia eolica e solare, è stato poco studiato finora. "Ma sappiamo che la struttura dei catalizzatori solidi e, quindi, la loro attività catalitica può variare considerevolmente al variare delle condizioni di reazione. Questo è un argomento scientifico molto affascinante, " afferma il professor Jan-Dierk Grunwaldt degli Institutes for Chemical Technology and Polymer Chemistry (ITCP) e di Catalysis Research and Technology (IKFT) di KIT. Il titolare della cattedra di tecnologia chimica e catalisi coordina il DFG Priority Program SPP2080 DynaKat in cui, a parte KIT, sono coinvolti un certo numero di rinomati istituti di ricerca di tutta la Germania, come il Forschungszentrum Jülich, TU Monaco di Baviera, e diversi Istituti Max Planck, compreso il Fritz Haber Institute di Berlino. Il kickoff meeting con più di 70 partecipanti si è svolto a Karlsruhe nel febbraio di quest'anno. I dodici interdisciplinari, i progetti di ricerca a livello nazionale sono suddivisi in 34 sottoprogetti. Sette di questi sottoprogetti sono eseguiti da istituti KIT, vale a dire, ITCP, IKFT, e l'Istituto per l'ingegneria dei microprocessi (IMVT). DFG finanzierà il programma prioritario DynaKat previsto per una durata di sei anni con 8,5 milioni di euro inizialmente per tre anni. L'istituzione che ha attirato il maggior numero di progetti all'interno del SPP2080 è KIT.

"Vogliamo capire e quindi ottimizzare i materiali catalitici da utilizzare in modo efficiente in condizioni dinamiche, "dice la dott.ssa Erisa Saraçi, scienziato senior presso IKFT e co-organizzatore del kickoff meeting presso KIT. Per questo scopo, vengono studiati tutti i processi dai fenomeni a livello atomico del catalizzatore alla distribuzione spaziale delle concentrazioni di alimentazione e alle variazioni di temperatura a livello del reattore. Per una comprensione di base dei processi e dello sviluppo di nuovi materiali e progetti di reattori, classico, vengono applicati esperimenti consolidati, nonché i più recenti metodi spettroscopici e approcci di modellazione.

L'integrazione dei ricercatori all'inizio della carriera svolge un ruolo importante nel DynaKat DFG Priority Program. A KIT, un corso a blocchi su "Tecnologie e risorse per le energie rinnovabili:dall'energia eolica e solare ai vettori di energia chimica" è organizzato per studenti e dottorandi interessati. "Nella ricerca, non avanzerai senza networking e lavoro di squadra, poiché le singole sotto-discipline sono molto complesse, "dice Sebastian Weber, ricercatore di dottorato di IKFT/ITCP. Sia Saraçi che Weber sottolineano l'importanza dello scambio e della combinazione di competenze interdisciplinari. "Si tratta di raggruppare le competenze e portare avanti il ​​tema in Germania per raggiungere una posizione di leadership a livello internazionale, " afferma il coordinatore del programma Grunwaldt.