Moritz Wolf

Moritz Wolf, M.Sc.

Lehrstuhl I für Technische Chemie
Technische Universität München
Lichtenbergstr. 4
D-85747 Garching
Germany

Email: moritz.wolf@ch.tum.de

Werdegang

Forschungsprojekt

Kinetik der CO₂-Methanisierung unter Vergiftungsbedingungen

Die Sabatier-Reaktion (CO₂ + 4H₂ ⇌ CH₄ + 2H₂O) kann bei der Umstellung auf eine nachhaltige Energieerzeugung aus Erneuerbaren Energien in Zukunft einen wesentlichen Beitrag leisten. Überschüssiger Wind- oder Solarstrom wird in Wasser-Elektrolyseuren zu Wasserstoff umgesetzt und anschließend mit CO₂ zur Reaktion gebracht. Das hierbei erzeugte Methan lässt sich nach der Trocknung ohne weiteres in das lokale Erdgasnetz einspeisen und bei Bedarf in Gaskraftwerken rückverstromen. Von besonderem Vorteil sind dabei die Einsparung von CO₂-Emissionen sowie die Nutzung der vorhandenen Erdgas-Infrastruktur als Speicher- und Transportmedium.

Die Effizienz und Wirtschaftlichkeit der CO₂-Methanisierung hängen maßgeblich vom verwendeten Katalysatorsystem ab. In vielen Fällen handelt es sich um einen Trägerkatalysator mit einer aktiven Nickelkomponente, aber auch andere Übergangsmetalle sind denkbar. Neben der bereits am Lehrstuhl untersuchten Aktivität und intrinsischen Kinetik, ist die Stabilität der Katalysatoren unter industriellen Bedingungen von entscheidender Bedeutung. Die Desaktivierung von Nickel-Katalysatoren durch schwefelhaltige Gase, zum Beispiel H₂S, stellt hierbei ein weit verbreitetes Problem dar. Bereits sehr geringe Konzentrationen im Spurenbereich (< 10 mg/kg) führen in kurzer Zeit zu einer beträchtlichen Herabsetzung der Aktivität. Die Vergiftung ist zudem irreversibel und der vergiftete Katalysator lässt sich nur sehr langsam und ineffizient regenerieren.

Im Rahmen dieser Arbeit wird die CO₂-Methanisierung unter Vergiftungsbedingungen untersucht. Die Vergiftung der Katalysatoren erfolgt dabei sowohl vor der Reaktion im Labor (ex situ), als auch während der Reaktion im Reaktor (in situ). Hierfür befindet sich ein Kinetik-Teststand am Lehrstuhl, der für den Betrieb mit schwefelhaltigem Korrosivgas geeignet ist. Durch den Einsatz einer online GC-Analytik wird das Produktspektrum der Reaktion qualitativ und quantitativ erfasst. Geplant ist auch eine Quantifizierung von Schwefel im Spurenbereich. Für die Charakterisierung der Katalysatoren kommen sowohl Standardmethoden (z.B. XRD, H₂-Chemisorption) als auch oberflächensensitive Methoden (XPS) zum Einsatz.

Veröffentlichungen

M. Wolf, L. H. Wong, C. Schüler, O. Hinrichsen, 
CO₂ methanation on transition-metal-promoted Ni-Al catalysts: Sulfur poisoning and the role of CO₂ adsorption capacity for catalyst activity, Journal of CO₂ Utilization 2020, 36, 276–287.

M. Wolf, C. Schüler, O. Hinrichsen, 
Sulfur poisoning of co-precipitated Ni-Al catalysts for the methanation of CO₂, Journal of CO₂ Utilization 2019, 32, 80–91.

S. Ewald, M. Kolbeck, T. Kratky, M. Wolf, O. Hinrichsen,
On the deactivation of Ni-Al catalysts in CO₂ methanation, Applied Catalysis A: General 2019, 570, 376–386.

C. Schüler, M. Wolf, O. Hinrichsen,
Contactless temperature measurements under static and dynamic reaction conditions in a single-pass fixed bed reactor for CO₂ methanation, Journal of CO₂ Utilization 2018, 25, 158–169.

S. Ewald, F. Koschany, M. Wolf, D. Schlereth, O. Hinrichsen,
Katalyse und Reaktionstechnik: Power-to-Gas, Chemie in unserer Zeit 2015, 49, 270–278.

A. Lee, M. Wolf, N. Kromer, K. A. Mumford, N. J. Nicholas, S. E. Kentish, G. W. Stevens,
A study of the vapour–liquid equilibrium of CO₂ in mixed solutions of potassium carbonate and potassium glycinate, International Journal of Greenhouse Gas Control 2015, 36, 27–33.

Konferenzbeiträge

Vorträge:

M. Wolf and O. Hinrichsen
Comparing the Sulfur Resistance of NiAlO_x Catalysts for the Methanation of CO₂,
51. Jahrestreffen Deutscher Katalytiker 2018, Weimar. 

Poster:

C. Schüler, M. Wolf and O. Hinrichsen,
Contactless temperature measurements under static and dynamic reaction conditions in a single-fixed bed reactor for CO₂ methanation,
51. Jahrestreffen Deutscher Katalytiker 2018, Weimar.

M. Wolf, L. Schönfeld and O. Hinrichsen, 
Selective ex-situ poisoning of co-precipitated NiAlO_x catalysts,
13^th European Congress on Catalysis 2017, Florence.

C. Schüler, M. Wolf and O. Hinrichsen, 
Preparation of Carbon-enhanced Nickel Catalysts for the CO₂ Methanation Reaction in a Fluidized Bed,
13^th European Congress on Catalysis 2017, Florence.

M. Wolf, L. Schönfeld and O. Hinrichsen,
Selective ex-situ poisoning of co-precipitated NiAlO_x catalysts,
50. Jahrestreffen Deutscher Katalytiker 2017, Weimar.

M. Wolf, E. Fritzler and O. Hinrichsen,
Impact of Sulfur Poisoning on the Kinetics of CO₂ Methanation, 
16^th International Congress on Catalysis 2016, Beijing.

M. Wolf, E. Fritzler, Y. Wang and O. Hinrichsen,
CO₂ Methanation: Deactivation due to Sulfur Poisoning, 
49. Jahrestreffen Deutscher Katalytiker 2016, Weimar.

M. Wolf, E. Fritzler and O. Hinrichsen, 
CO₂-Methanation: Deactivation due to Sulfur Poisoning,
European Symposium on Chemical Reaction Engineering 2015, Fürstenfeldbruck.