Institut für nachhaltige Wasserstoffwirtschaft

Wenn Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff gespaltet wird, dann kann Wasserstoff als Energieträger genutzt werden. Die Energie wird abgerufen, wenn Wasserstoff und Sauerstoff anschließend wieder zusammengebracht werden.

Das ist das INW

Das Institut für nachhaltige Wasserstoffwirtschaft (INW) des Forschungszentrums Jülich bildet den kontinuitätsstiftenden Kern des Helmholtz-Clusters für nachhaltige und infrastrukturkompatible Wasserstoffwirtschaft (HC-H2). Es ist das jüngste Institut des Forschungszentrums und befindet sich gerade im Aufbau. Im Gegensatz zu den anderen Instituten entsteht es nicht auf dem Campus des Forschungszentrums, sondern im Brainergy Park in Jülich, einem interkommunalen und innovativen Gewerbepark. Die Lage spiegelt das Selbstverständnis des Forschungszentrums Jülich wider, eine wichtige Rolle mitten im Strukturwandel zu spielen. Im INW findet die Grundlagenforschung zu dem Thema der Wasserstoffwirtschaft statt. Gleichzeitig wird von hier aus die Zusammenarbeit mit den Partnern aus Forschung, Hochschulen, Industrie und Wirtschaft koordiniert. Im HC-H2 zusammengefasst sind die Kooperationen des INW mit den Projektpartnern aus Wissenschaft, Lehre und Wirtschaft.

Im HC-H2 zusammengefasst sind die Kooperationen des INW mit den Projektpartnern aus Wissenschaft, Lehre und Wirtschaft. Ziel des HC-H2 ist es, die im INW gemachte Grundlagenforschung mithilfe der Partner in die Anwendung zu bringen. Wir arbeiten darauf hin, dass im Fahrwasser des HC-H2 neue Arbeitsplätze entstehen, sich Firmen im rheinischen Revier ansiedeln, Start-ups oder Ausgründungen entstehen und mit uns an dem großen Ziel arbeiten, Wasserstoff zu einem großen Energieträger der Zukunft zu machen.

Gründungsdirektor INW: Professor Peter Wasserscheid

Leiterin der Abteilung INW-I: Dr. Susanne Spörler

„Aufbau eines Helmholtz-Clusters für nachhaltige und infrastrukturkompatible Wasserstoffwirtschaft am Forschungszentrum Jülich, einschließlich Aufbau von Forschungsverwertungsketten.“

So steht es im „Strukturstärkungsgesetz Kohleregionen“, das 2020 verabschiedet wurde. Das Ziel des Strukturstärkungsgesetzes ist es, da neue Arbeitsplätze in zukunftsträchtigen und klimaschonenden Branchen und Industriezweigen zu schaffen, wo Arbeitsplätze wegfallen, weil Deutschland aus der Braunkohle als Energieträger aussteigt. Genau das ist unser Auftrag. Mitten im Rheinischen Revier, dem größten der fünf Braunkohle-Abbaugebiete in Deutschland.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung und das Land Nordrhein-Westfalen finanzieren das Helmholtz-Cluster für nachhaltige und infrastrukturkompatible Wasserstoffwirtschaft (HC-H2) bis 2030 mit einer Fördersumme von 860 Millionen Euro. Die 860 Millionen Euro fließen auf die kommenden 16 Jahre verteilt sowohl in den Aufbau des Instituts für nachhaltige Wasserstoffwirtschaft (INW) des Forschungszentrums Jülich, als auch in das HC-H2. Das INW befindet sich aktuell im Aufbau und soll bis Ende 2023 aus vier Institutsbereichen bestehen. Die Bereiche fokussieren sich auf die unterschiedlichen Entwicklungsstadien von neuen Technologien, angefangen bei der Grundlagenforschung und dem Labormaßstab bis hin zum betriebsbereiten System. Rund 400 Mitarbeiter:innen stark soll das INW 2025 sein und danach noch weiter wachsen.

Schwerpunkte unserer Forschung

Systemebene (INW-4) - Prozess- und Anlagentechnik für chemische Wasserstoffspeicherung

Die wissenschaftlichen Arbeiten im Bereich 4 „Systemskala“ des INW befassen sich mit der Verknüpfung der Wasserstoff-Konversionseinheiten mit den umliegenden anwendungsspezifischen Aggregaten zur Bildung eines optimierten Systems. Je nach Anwendung kann es sich bei dem betrachteten System zum Beispiel um ein Speichersystem (Kombination aus Elektrolyse, Konditionierung Wasserstoff/Speicherstoff, Hydrierreaktion) oder um ein Wasserstoffbereitstellungssystem (Kombination aus Dehydrierreaktion, Wasserstoffreinigung und Wasserstoffkompression) handeln.

NANOSCALA (INW-1) - Chemische Energiespeicherung mit Fokus auf Grenzflächenforschung

Im Bereich 1 „Nanoskala“ des INW stehen die elementaren Vorgänge auf der Katalysatoroberfläche bei der Hydrierung und Dehydrierung von Wasserstoff-Speichermolekülen im Vordergrund. Neben der höchstmöglichen Produktivität und Effizienz geht es hier vor allem um eine Maximierung der Selektivität im Speicherzyklus, um Wasserstoffverluste und Degradation der Speichermoleküle zu vermeiden und die Kosten der Wasserstoffspeicherung weiter zu reduzieren.

Mesoskala (INW-2) - Chemische Energiespeicherung mit Fokus auf Funktionsmaterialien

Im Bereich 2 „Mesoskala“ des INW steht die Konfektionierung der katalytisch aktiven Zentren in einem geeigneten Katalysatorpellet oder katalytisch aktiven Formkörper im Vordergrund, um z. B. den Einsatz der entsprechenden Materialien in Großanlagen zu ermöglichen. Der Bereich untersucht und optimiert das komplexe Wechselspiel aus Stofftransport, Wärmetransport und katalytischer Reaktion auf Katalysatorpellet-Ebene.

Reaktorskala (INW-3) - Chemische Energiespeicherung mit Fokus auf Reaktortechnologie

Der Bereich 3 „Reaktorskala“ des INW beschäftigt sich mit der Skala der Hydrier- und Dehydrierapparate. In diesem Bereich sind durch Optimierung von Wärmemanagement und Hydrodynamik noch gewaltige Potentiale zur Steigerung der volumetrischen Produktivität zu heben, was insbesondere für alle Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Leistungsdichte erfolgskritisch ist.

Systemebene (INW-4) - Prozess- und Anlagentechnik für chemische Wasserstoffspeicherung

Die wissenschaftlichen Arbeiten im Bereich 4 „Systemskala“ des INW befassen sich mit der Verknüpfung der Wasserstoff-Konversionseinheiten mit den umliegenden anwendungsspezifischen Aggregaten zur Bildung eines optimierten Systems. Je nach Anwendung kann es sich bei dem betrachteten System zum Beispiel um ein Speichersystem (Kombination aus Elektrolyse, Konditionierung Wasserstoff/Speicherstoff, Hydrierreaktion) oder um ein Wasserstoffbereitstellungssystem (Kombination aus Dehydrierreaktion, Wasserstoffreinigung und Wasserstoffkompression) handeln.

NANOSCALA (INW-1) - Chemische Energiespeicherung mit Fokus auf Grenzflächenforschung

Im Bereich 1 „Nanoskala“ des INW stehen die elementaren Vorgänge auf der Katalysatoroberfläche bei der Hydrierung und Dehydrierung von Wasserstoff-Speichermolekülen im Vordergrund. Neben der höchstmöglichen Produktivität und Effizienz geht es hier vor allem um eine Maximierung der Selektivität im Speicherzyklus, um Wasserstoffverluste und Degradation der Speichermoleküle zu vermeiden und die Kosten der Wasserstoffspeicherung weiter zu reduzieren.

Mesoskala (INW-2) - Chemische Energiespeicherung mit Fokus auf Funktionsmaterialien

Im Bereich 2 „Mesoskala“ des INW steht die Konfektionierung der katalytisch aktiven Zentren in einem geeigneten Katalysatorpellet oder katalytisch aktiven Formkörper im Vordergrund, um z. B. den Einsatz der entsprechenden Materialien in Großanlagen zu ermöglichen. Der Bereich untersucht und optimiert das komplexe Wechselspiel aus Stofftransport, Wärmetransport und katalytischer Reaktion auf Katalysatorpellet-Ebene.

Reaktorskala (INW-3) - Chemische Energiespeicherung mit Fokus auf Reaktortechnologie

Der Bereich 3 „Reaktorskala“ des INW beschäftigt sich mit der Skala der Hydrier- und Dehydrierapparate. In diesem Bereich sind durch Optimierung von Wärmemanagement und Hydrodynamik noch gewaltige Potentiale zur Steigerung der volumetrischen Produktivität zu heben, was insbesondere für alle Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Leistungsdichte erfolgskritisch ist.

Systemebene (INW-4) - Prozess- und Anlagentechnik für chemische Wasserstoffspeicherung

Die wissenschaftlichen Arbeiten im Bereich 4 „Systemskala“ des INW befassen sich mit der Verknüpfung der Wasserstoff-Konversionseinheiten mit den umliegenden anwendungsspezifischen Aggregaten zur Bildung eines optimierten Systems. Je nach Anwendung kann es sich bei dem betrachteten System zum Beispiel um ein Speichersystem (Kombination aus Elektrolyse, Konditionierung Wasserstoff/Speicherstoff, Hydrierreaktion) oder um ein Wasserstoffbereitstellungssystem (Kombination aus Dehydrierreaktion, Wasserstoffreinigung und Wasserstoffkompression) handeln.

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