Erzeugung von Wasserstoff mittels katalytischer by Marco Hartmann

By Marco Hartmann

Diese Arbeit befasst sich mit der Untersuchung der katalytischen Partialoxidation (CPOX) höherer Kohlenwasserstoffe an mit Rhodium beschichteten Wabenkörpern. Die Reaktion ermöglicht die autotherme Generierung von Wasserstoff aus Kraftstoffen wie Benzin und Diesel zur Versorgung von Brennstoffzellen aus bestehenden Versorgungsnetzen.

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Zu diesem Zweck sind bereits ersten Pilotanlagen in Betrieb [54]. Als große Herausforderung bei der großtechnischen Umsetzung der Reaktion wird zum einen die hohe Verdünnung des Produktgases bei dem Umsatz von Methan mit Luft angesehen.  Insbesondere der steigende Einfluss unerwünschter Gasphasenreaktionen bei stark erhöhtem Druck führt zu einer zunehmenden Totaloxidation der Edukte und damit zu einem Nachteil in der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens. 2 Katalytische Partialoxidation höherer Kohlenwasserstoffe Im Jahr 2000 wurde ausgehend von den Erdgaskomponenten Propan und Butan erstmals über die katalytische Partialoxidation höherer Kohlenwasserstoffe an edelmetallbeschichteten Schäumen und Rhodiumnetzen mit Kontaktzeiten im Bereich weniger Millisekunden berichtet [57, 58].

1 Einführung Als Katalyse (griechisch: κατάλυσις, katálysis – „beim Zerfall anwesend“) wird die Veränderung der Reaktionsgeschwindigkeit einer chemischen Reaktion durch die Beteiligung eines Katalysators ohne Verschiebung des thermodynamischen Gleichgewichts der Reaktion bezeichnet [21, 108, 109]. Der Katalysator geht unverändert aus der Gesamtreaktion hervor und kann dadurch eine Vielzahl von Katalysezyklen durchlaufen. Im Verlauf dieser Zyklen wird der Ausgangsstoff abgebaut und das Produkt aufgebaut.

85 – 90 % der großtechnisch hergestellten Produkte entstammen katalysierten Prozessen [108]. Durch den erhöhten Stoffumsatz und die Vermeidung unerwünschter Nebenprodukte kommt der Katalyse damit eine hohe wirtschaftliche, technologische und ökologische Bedeutung zu. 25 Zwar hat die Beteiligung des Katalysators keinen Einfluss auf die Lage eines thermodynamischen Gleichgewichts, dennoch lassen sich mit Hilfe eines Katalysators sowohl Selektivität als auch Umsatz einer Stoffumwandlung stark beeinflussen [110].

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