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@BOOK{Emonts:912169,
      key          = {912169},
      editor       = {Emonts, Bernd},
      title        = {{IEK}-14 {R}eport 2022 {F}orschung für die {E}nergiewende
                      und den {W}andel im {R}heinischen {R}evier},
      volume       = {588},
      address      = {Jülich},
      publisher    = {Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag},
      reportid     = {FZJ-2022-05387},
      series       = {Schriften des Forschungszentrums Jülich Reihe Energie $\&$
                      Umwelt / Energy $\&$ Environment},
      pages        = {tbd},
      year         = {2022},
      abstract     = {Der neue Institutsbereich IEK-14: Elektrochemische
                      Verfahrenstechnik entstand aus der Teilung des alten IEK-3
                      sowie den Verlegugen der Abteilungsaktivitäten
                      „Festoxid-Wandler“ an das IEK-9 und
                      „Sicherheitsforschung“ an das IEK-14. Neben diesen
                      strukturellen Veränderungen hatte das IEK-14 mit den
                      politischen Initiativen zur Energiewende sowie zum
                      Revierwandel weitere Herausforderungen zu bestehen. Mit neu
                      ausgerichteten Themenschwerpunkten liefert das IEK-14
                      systematisch die von der Energieforschung erwarteten
                      Lösungen auf technologiebezogene Fragen. Der
                      Themenschwerpunkt „Wasserelektrolyse“ fokussiert sich
                      auf PEM-, AEM- und alkalische Elektrolyseure der nächsten
                      und übernächsten Generation. Die Erforschung von ionischen
                      Flüssigkeiten als neuartige Elektrolyte für die bei über
                      100 °C betriebene Polymermembran-basierte Brennstoffzelle
                      erschließt sich mit neuenFuE-Vorhaben die nächste
                      Entwicklungsstufe hin zu funktionstüchtigen, technisch
                      relevanten Zellen. Der Themenschwerpunkt
                      „Kraftstoffsynthese“ hat seine auf Verfahrens- und
                      Systemanalysen basierte Orientierungsphase zu
                      vielversprechenden Einsatzstoffen und Prozesspfade geführt
                      und orientiert sich zusätzlich auf die Katalysator- und
                      Reaktor-entwicklung für die Alkohol- und Kerosinsynthese.
                      Der neu ins IEK-14 eingeführte Schwerpunkt der
                      Sicherheitsforschung entwickelt sich zu einem einzigartigen
                      Forschungsbeitrag für Sicherheitsanalysen, -konzepte und
                      -einrichtungen beim Einsatz von H2-basierten
                      Energiesystemen. Die Wasserelektrolyse bei Temperaturen von
                      etwa 70 °C erlaubt einen hochdynamischen Betrieb mit
                      schnellen An- und Abfahrprozeduren. Der Reifegrad bei
                      Elektrolyseuren mit Polymerelektrolytmembran und/oder
                      Kalilauge ermöglicht den Aufbau großer Anlagen im
                      MW-Maßstab. Derzeitige und zukünftige FuE-Arbeiten
                      konzentrieren sich auf die Verbesserung der
                      Leistungsfähigkeit, die Erhöhung der Lebensdauer und die
                      Reduzierung der Investitions- und Betriebskosten. Durch das
                      Ausrollen großer Anlagen zur elektrochemischen H2-Erzeugung
                      wird die Integration in das Energiesystem erprobt und die
                      Skalierung der Herstelltechnik erprobt und validiert. Der
                      Betrieb einer PEM-Brennstoffzelle oberhalb von 100 °C
                      ermöglicht eine effektivere Kühlung und macht die
                      Befeuchtung der Gase und eine Wasserrezyklierung
                      überflüssig. Dies erfordert neue, nichtwässrige,
                      protonen-leitende Elektrolyte. Ziel ist die Entwicklung von
                      PEM-Brennstoffzellen auf Basis protischer, ionischer
                      Flüssig-keiten (PIL), geeignet für den Betrieb bei 100 –
                      120 °C. Um PILs hinsichtlich ihrer Grenzflächen- und
                      Bulkeigenschaften zu optimieren, werden diegrundlegenden
                      Mechanismen der elektrochemischen Reaktionen und des
                      Ionentransports untersucht. Die PILs werden in einem
                      Matrixpolymer immobilisiert und in Einzelzellen getestet.
                      Für die Luft- und Schifffahrt sowie in Teilen für den
                      straßengebundene Schwerlasttransport müssen weiterhin
                      flüssige Kraftstoffe mit hoher Energiedichte zur Verfügung
                      stehen. Um diesen Verkehrsbereich zu defossilisieren können
                      die benötigten Kraftstoffe aus nachhaltig erzeugtem H2 und
                      CO2 aus Biomasse, Luftabtrennung und nicht vermeidbaren
                      Prozessgasen erzeugt werden. Zugehörige FuE-Arbeiten
                      konzentrieren sich auf die Prozessanalyse sowie die
                      Katalysatorund Reaktorentwicklung. Die Skalierung dieser
                      aufwendigen Umwandlungstechnik spielt für die Integration
                      in das Energiesystem eine wichtige Rolle. Neben den
                      technisch-ökonomischen Herausforderungen haben Fragen der
                      technischen Sicherheit für die Akzeptanz neuer
                      Wasserstofftechnologien eine besondere Bedeutung. Die
                      Wasserstoff-Sicherheitsforschung betrachtet modellgestützt
                      unfallbedingte und unvermeidbare H2-Freisetzungen,
                      identifiziert die auftretenden Risiken und untersucht
                      dieWirksamkeit sicherheitsgerichteter Maßnahmen. Auf dieser
                      Basis lassen sich anwendungsspezifische Sicherheitskonzepte
                      bleiten sowie Sicherheitseinrichtungen entwickeln, erproben
                      und charakterisieren, um Schäden und mögliche
                      Akzeptanzprobleme zu vermeiden.},
      cin          = {IEK-14},
      cid          = {I:(DE-Juel1)IEK-14-20191129},
      pnm          = {1231 - Electrochemistry for Hydrogen (POF4-123) / 1232 -
                      Power-based Fuels and Chemicals (POF4-123)},
      pid          = {G:(DE-HGF)POF4-1231 / G:(DE-HGF)POF4-1232},
      typ          = {PUB:(DE-HGF)3},
      url          = {https://juser.fz-juelich.de/record/912169},
}