Stefan Ewald

Dr.-Ing. Stefan Ewald

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

Email: stefan.ewald@ch.tum.de

Werdegang

Forschungsprojekt

Im Rahmen der Energiewende soll bis 2050 der Endenergieverbrauch in Deutschland zu 60% aus erneuerbaren Energiequellen stammen. Um den hohen Anteil an fluktuierender Energiebereitstellung durch Wind- und Solarkraft effizient und wirtschaftlich speichern zu können, rücken chemische Speichertechnologien immer mehr in den Vordergrund. Sehr vielversprechend ist dabei das Power-to-Gas-Konzept bei dem regenerativ gewonnener Wasserstoff mit CO₂ zu Wasser und Methan, dem chemischen Energiespeicher, umgesetzt wird. Bei der Umsetzung von CO₂ zu Methan handelt es sich um einen heterogen katalysierten Prozess. Zum Einsatz kommen geträgerte Metallkatalysatoren. Sehr aktiv zeigen sich dabei Ni-, Ru- und Rh-Katalysatoren. Als Trägermaterialien kommen hauptsächlich Aluminiumoxid und Siliziumoxid zur Anwendung. Obwohl die Hydrierung von CO₂ zu Methan schon seit 1902 bekannt ist, ist sie bisher nur wenig etabliert und Gegenstand intensiver Forschung. Über die Struktur-Eigenschaftsbeziehung der Katalysatorsysteme unter den vorherrschenden Prozessbedingungen ist nur wenig bekannt und der zugrunde liegende Reaktionsmechanismus ist nicht vollständig geklärt. Auch über das Desaktivierungsverhalten der Katalysatorsysteme in der Methansynthese ist nur wenig bekannt. In dieser Arbeit soll mit Hilfe von instationären Messtechniken, bei denen ein Betriebsparameter kontinuierlich oder sprunghaft verändert wird, die Untersuchung der Wechselwirkung und Umsetzung von Kohlenstoffoxiden erfolgen. Diese Messmethoden ermöglichen die in-situ Charakterisierung der Metalloberfläche unter verschiedenen Betriebsbedingungen und lassen Rückschlüsse auf die Struktur-Eigenschaftsbeziehung der Katalysatoren unter Realbedingungen zu. Nach der Erstellung geeigneter Messroutinen der eingesetzten Messverfahren sollen ausgewählte Katalysatorsysteme auch nach mehreren Stunden kontinuierlichen Betriebs untersucht werden. Für derartige Langzeitversuche steht ein Messstand zur Verfügung, der den gleichzeitigen Betrieb von vier Reaktoren ermöglicht. Auch das Desaktivierungsverhalten soll an dieser Anlage untersucht werden. Zur weiteren Charakterisierung stehen ex-situ Verfahren zur Verfügung (XRD, BET, Chemisorption).

Veröffentlichungen

S. Ewald, O. Hinrichsen
On the interaction of CO2 with Ni-Al catalysts
accepted for publication inApplied Catalysis A: General

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.

S. Ewald, S. Standl, O. Hinrichsen,
Characterization of nickel catalysts with transient methods,
Applied Catalysis A: General, 2018, 549, 93-101.

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

A. Raba, M. Cokoja, S. Ewald, K. Riener, E. Herdtweck, A. Pöthig, W. A. Herrmann, F. Kühn, Synthesis and Characterization of Novel Iron(II) Complexes with Tetradentate Bis(N-heterocyclic carbene)-Bis(pyridine) (NCCN) Ligands, Organometallics, 2012, 31, 2793-2800.

Konferenzbeiträge

Vorträge:

S. Ewald, O. Hinrichsen,
Catalyst deactivation during CO₂ methanation,
50. Jahrestreffen Deutscher Katalytiker, 2017, Weimar.

S. Ewald, M. Kolbeck, O. Hinrichsen,
CO₂-methanation – Insights into catalyst deactivation,
13^th European Congress on Catalysis, 2017, Florence.

Poster:

S. Ewald, O. Hinrichsen,
On the surface determination of a coprecipitated Ni/Al₂O₃ catalyst by chemisorption of N₂O and H₂,
16^th International Congress on Catalysis, 2016, Beijing.

S. Ewald, O. Hinrichsen,
On the surface determination of a coprecipitated Ni/Al₂O₃ catalyst by chemisorption of N₂O and H₂,
49. Jahrestreffen Deutscher Katalytiker, 2016, Weimar.

M. Fichtl, S. Ewald, O. Hinrichsen,
On the temperature programmed desorption of hydrogen from polycrystalline copper,
European Symposium on Chemical Reaction Engineering, 2015, Fürstenfeldbruck.

S. Ewald, O. Hinrichsen,
Kinetic investigation of CO₂ conversion with transient testing methods,
European Symposium on Chemical Reaction Engineering, 2015, Fürstenfeldbruck.

M. Fichtl, S. Ewald, O. Hinrichsen,
On the temperature programmed desorption of hydrogen from polycrystalline copper,
48. Jahrestreffen Deutscher Katalytiker, 2015, Weimar.