Anlagen-Energiemanagement

Membranmaterial- und Modulentwicklung für die Synthesegas- und Wasserstofferzeugung

Im Projekt werden Grundlagen für einen Prozess erforscht, der Synthesegas und Wasserstoff erzeugt, ohne dabei die Atmosphäre mit Kohlendioxid zu belasten. Der für diese Reaktion benötigte Sauerstoff wird in dem neuen Verfahren durch sauerstoffionenleitende Membranen eingetragen, so dass die Installation einer zusätzlichen Sauerstoffanlage entfällt und Energie eingespart wird.

 

Zusammenfassung

Wasserstoff kommt in fast allen organischen und vielen anorganischen Verbindungen vor. In Kombination mit Kohlenmonoxid spielt er als Synthesegas eine bedeutende Rolle in der chemischen Industrie. Darüber hinaus gilt Wasserstoff auch als ökologischster Treibstoff der Zukunft. Da Wasserstoff jedoch nicht in reiner Form verfügbar ist, sondern nur in chemischen Verbindungen vorkommt, muss er unter hohem Energieaufwand und Kohlenstoffdioxidausstoß herausgelöst werden. 

Ziel des Projektes war es daher, Grundlagen für einen Prozess zu erarbeiten, der die Erzeugung von Synthesegas und Wasserstoff ermöglicht, ohne gleichzeitig die Atmosphäre mit koproduziertem Kohlendioxid zu belasten. Dieser Vorgang beruht vornehmlich auf der Partialoxidation von Methan. Die Herstellung des für diese Reaktion benötigten Sauerstoffs erfordert mit den üblichen Methoden zusätzliche Energie. Für das neue Verfahren wurden sauerstoffionenleitende, keramische Membranen getestet, die Sauerstoff selektiv in den Methanstrom eintragen, sodass die Installation einer zusätzlichen Sauerstoffanlage entfällt.

 

Ergebnisse:

  • Die hergestellten sauerstoffionenleitenden, perowskitischen (BSCF: Ba0,5Sr0,5Co0,8Fe0,2O3-δ) Membrane genügen den Anforderungen technischer Anwendungen hinsichtlich Maßhaltigkeit, Reproduzierbarkeit und Menge.
  • Ein keramisches Processing von Perowskitpulvern beliebiger Zusammensetzung ist mit geringfügigen Anpassungen möglich.
  • Die hergestellten Membranrohre unterschiedlicher Zusammensetzung erreichen bei Raumtemperatur Festigkeitswerte, die den Einsatz unter Synthesegasbedingungen erlauben.
  • Mittels Reactive Air Brazing (RAB)-Löten und Löten mit angepassten Glasloten (für thermisches Verbinden / Abdichten von Glasgegenständen) können mechanisch stabile Verbindungen zwischen den keramischen Membranrohren und Stahlkomponenten hergestellt werden. Ein Test unter Betriebsbedingungen steht jedoch noch aus.
  • Konzepte und Techniken zum Aufbringen von Korrosionsschutzschichten auf hochpermeablen Membranrohren gegen auftretende Zersetzungserscheinungen müssen noch weiter verfolgt werden.
  • Aussagen zur Langzeitstabilität der Membrankomponenten unter Betriebsbedingungen sind noch nicht möglich.

Weitere Projektdaten

Projekttitel: Verbundvorhaben: Erzeugung von Synthesegas und Wasserstoff mit O2-ionenleitenden Keramikmembranen unter besonderer Berücksichtigung der CO2-Sequestration – Teilvorhaben 2: Membranmaterial- und Modulentwicklung

Projektnummer: 01LK0404

Projektzeitraum: 2004 - 2007

Projektort: Deutschland (Thüringen)

Projektansprechpartner:

Herr Dr. Burckhardt

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Quelle: Technische Informationsbibliothek Hannover (TIB)