CerAM-Heat

Einer der Hauptansätze zur Bewältigung der Klimakrise ist eine Energiewende in Richtung der Nutzung grüner elektrischer Energie, z.B. in Form einer zunehmenden Elektrifizierung chemischer Prozesse, vor allem im Bereich der Wärmeerzeugung. Zusätzlich soll die Effizienz derartiger Prozesse insoweit erhöht werden, dass die Wärme primär dort erzeugt wird wo sie tatsächlich benötigt wird. Im vorliegenden internationalen Projekt werden neue Werkstoffe und Methoden entwickelt, die die Herstellung poröser Keramiken mit der Fähigkeit zur magnetischen Erwärmung ermöglichen, mit dem Ziel des Einsatzes in chemischen Umwandlungsprozessen. Die Kombination von filament-basiertem 3D-Druck mit speziellen Polymeren, welche in weiterer Folge in Keramiken umgewandelt werden können, ermöglicht nicht nur die drastische Erhöhung der Flexibilität hinsichtlich des Bauteildesigns, sondern auch die Einbringung weiterer Funktionalitäten im konkreten Fall in Form magnetischer Nanopartikel, die unter Anlegen eines magnetischen Feldes selektiv erwärmt werden können. Dieses Konzept soll die Grundlage für zukünftige katalytische Reaktordesigns sein, die einen bedarfsorientierten, energieeffizienten und dezentralisierten Betrieb ermöglichen. Die drei Hauptteile dieses Projekts, die in einem internationalen Konsortium (TU Wien und JKU Linz aus Österreich sowie Jozef-Stefan-Institut aus Ljubljana, Slowenien) bearbeitet werden, beinhalten die Entwicklung neuartiger, für die additive Fertigung geeigneter präkeramischer Polymersysteme, die Einbringung magnetischer Nanopartikel sowie die Kombination dieser Konzepte in Form der Herstellung und Evaluierung von Modellstrukturen unter magnetischer Erwärmung. Die Einbringung magnetischer Nanopartikel in polymerabgeleitete Keramiken mit der Möglichkeit des Einsatzes additiver Fertigungsmethoden stellt einen neuen Ansatz zur Herstellung direkt beheizbarer poröser keramischer Materialien dar. Derartige aktive Heizmöglichkeiten öffnen neue Möglichkeiten zur Elektrifizierung chemischer Prozesse und erlauben einen schnell schaltbaren, dynamischen Betrieb, schnelle Heizzyklen, und in Folge dessen einen drastisch reduzierten Energieverbrauch im Vergleich zu Verfahren auf Basis fossiler Brennstoffe.