Durch den im Rahmen der Energiewende zunehmenden Anteil an fluktuieren Wind und Sonnenenergie am Gesamtstrommix wird eine mittel und – langfristige Speicherung von Energie notwendig werden. Die Wandlung der elektrischen Energie über Wasserelektrolyse und anschließender Methansierung in einen chemischen Energieträger bietet die Möglichkeit Energie in Form von Substitute Natural Gas (Power to Gas) in der Erdgasinfrastruktur zu speichern. Für diesen exothermen Prozess der Methanisierung ist ein Blasensäulenreaktor gut geeignet, da dieser Reaktortyp eine gute Wärmeabfuhr und eine dynamische Fahrweise ermöglicht.

Bei der Methanisierung in Blasensäulenreaktoren werden die gasförmigen Edukte über einen Gasverteiler am Boden der Blasensäule in Blasenform dispergiert. Da die Katalysatorpartikel bzw. die Mikroorganismen in der Flüssigkeit suspendiert sind, müssen zunächst die Edukte aus der Gasphase in die Flüssigkeit transportiert und gelöst werden. Im nachfolgenden Teilschritt werden die Edukte katalytisch bzw. biologisch umgesetzt und das Produkt in die Gasphase überführt. Zur Beschreibung der Gesamtreaktion in einem Blasensäulenreaktor müssen sowohl der Stofftransport in Abhängigkeit Hydrodynamik (Blasengröße, Blasenaufstiegsgeschwindigkeit, relativer Gasgehalt) als auch die Reaktionskinetik berücksichtig werden. Dabei stellt die Vielzahl an Einflussfaktoren auf die Hydrodynamik in diesem System eine besondere Herausforderung dar (siehe Abbildung). Weiterführende Informationen dazu und zu den physikalischen Zusammenhängen in Blasenströmungen sind im Buchbeitrag von Mörs et. al. 2019 zu finden.

Arbeitsschwerpunkte

• Untersuchung der integralen (relativer Gasgehalt) und lokalen Hydrodynamik (Blasengrößenverteilung, Blasengeschwindigkeit, relativer Gasgehalt) in Blasenströmungen und das Zusammenwirken mit lokalen Prozessen (z.B. Koaleszenz, Blasenzerfall)
• Einfluss von Feststoffpartikeln und Gesamtdruck auf die Hydrodynamik
• Modellierung der Hydrodynamik

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