KAT-PAWS verfolgt einen kombinierten Ansatz aus computergestütztem Experimentaldesign, Hochdurchsatzmethoden, anwendungsspezifischer Analyse und Recyclingstrategien, um die ressourceneffiziente Materialentwicklung plasmonisch unterstützter Photokatalysatoren zu ermöglichen. Diese werden in Photoreaktoren zur Herstellung von grünem Wasserstoff eingesetzt. Aufgrund der komplexen Wechselwirkungen zwischen Plasmonpartikeln, Katalysatormetall und Photokatalysator ist ein herkömmliches Experimentdesign ungeeignet. Stattdessen wird ein ressourcenschonender Ansatz verwendet, der durch zeit-, material- und energiesparende Hochdurchsatzverfahren Daten generiert, um Prozess-Eigenschaft-Leistungs-Beziehungen abzuleiten und die Materialperformance im Demonstrator-Photoreaktor zu optimieren.
Das AIT übernimmt dabei die Materialentwicklung, Hochdurchsatz-Experimente und datengestützte Methodologien sowie einen Teil der Leistungs- und Alterungstests von Photoreaktoren.
Projektziele
- Demonstration der plasmonverstärkten photokatalytischen Effizienz zur Wasserstoffproduktion mit einer Steigerung von über 30 % im Vergleich zu plasmonfreien Systemen.
- Einsparung kritischer Rohstoffe (z. B. Pt) durch materialeffiziente Beschichtungstechniken und gezielte Materialgestaltung.
- Beschleunigte und ressourcenschonende Materialoptimierung durch computergestütztes Experimentdesign, Hochdurchsatzmethoden und datenbasierte Prozess-Eigenschaft-Leistungs-Beziehungen.
- Integration der entwickelten Materialien in Festbett-Photoreaktoren im Labormaßstab zur Leistungs- und Langzeitstabilitätsbewertung.
- Stabile Wasserstoffproduktivität über 3000 µmol/g/h mit weniger als 10 % Effizienzverlust nach 1000 Betriebsstunden.
- Entwicklung energieeffizienter Recyclingstrategien zur Rückgewinnung wertvoller Metalle (über 90 %) und Wiederverwendung von Katalysatoren mit Ressourceneinsparungen von über 20 %.
Förderung
Das Projekt KAT-PAWS wird ihm Rahmen des Programmes „Energieforschung 2023“ des Klima- und Energiefonds (in Kooperation mit der FFG) gefördert.
