Das Konzept der Power-to-Methan-Technologie präsentiert eine vielversprechende Methode zur chemischen Speicherung von überschüssiger Energie aus erneuerbaren Quellen, um sie an den aktuellen Energiebedarf anzupassen. Dies geschieht durch die katalytische Umwandlung von Wasserstoff (H2) und Kohlendioxid (CO2) in Methan, das direkt in das bestehende Erdgasnetz eingespeist werden kann.
Um die CO2-Methanisierung effizient zu gestalten, ist ein Katalysator vonnöten, der aktiv, selektiv und stabil agiert. In diesem Kontext sind Ni-Al-Katalysatoren optimale Kandidaten, die sich für den großflächigen industriellen Einsatz eignen. Die Form des Katalysators beeinflusst zudem maßgeblich seine katalytische Aktivität. Herkömmliche Verfahren zur Formgebung von Katalysatoren sind oft in Bezug auf die Komplexität der Form eingeschränkt. Hierbei eröffnet die additive Fertigung neue Wege in der Entwicklung von Katalysatoren.
Bereits vorherige Veröffentlichungen des Lehrstuhls I für Technische Chemie haben verdeutlicht, dass das pulverbasierte Binder-Jetting-Verfahren erfolgreich zur Herstellung von Ni-Al-Katalysatoren mit hoher Beladung, Dispersion und Aktivität angewendet werden kann [1]. Eine neuere Publikation [2] hat nun gezeigt, dass eine weiterentwickelte Methode, bei der die aktive Spezies bereits in der Tintenformulierung enthalten ist, ebenfalls zu aktiven Katalysatoren führt. Ein weiterer Schritt, nämlich die Imprägnierung, ist nicht mehr erforderlich. Dies ermöglicht weitere Entwicklungsfreiheit und Möglichkeiten im Bereich des 3D-Drucks von Katalysatoren.
[1] Bui, Hanh My, et al. “3D Printed Co-Precipitated Ni-Al CO2 Methanation Catalysts by Binder Jetting: Fabrication, Characterization and Test in a Single Pellet String Reactor.” Applied Catalysis A: General (2022): 118760.
[2] Bui, Hanh My, et al. “In situ impregnated Ni/Al2O3 catalysts prepared by binder jet 3D printing using nickel nitrate-containing ink.” Catalysis Communications (2023): 106738.