Wasserstofferzeugung mit mehreren Brennstoffen
Kohlenwasserstoffbrennstoffe wie etwa Erdgas, Biogas und Bioethanol sind brennbar und enthalten Wasserstoffatome. Diese Brennstoffe sind daher ideale Rohstoffe für die Erzeugung von Wasserstoffbrennstoffen, die den Übergang von einer auf fossilen Brennstoffen beruhenden Ökonomie zu einer Wirtschaft auf Basis erneuerbarer Energien unterstützen können. An dem Projekt COMETHY (Compact multifuel-energy to hydrogen converter) arbeitende EU-finanzierte Wissenschaftler haben einen kompakten Niedertemperatur-Dampfreformer entwickelt. Dieser Reformer kann verschiedene Typen und somit auch aus Biomasse gewonnene Brennstoffe nutzen und wird durch Wärme aus Energieressourcen, einschließlich Solarenergie, betrieben. Die Dampfreformierung, ein weit verbreitetes Wasserstofferzeugungsverfahren, wurde abgeändert, damit erneuerbare Energien genutzt werden können. Daher wird bis 550 °C ein Gemisch aus geschmolzenen Nitratsalzen als Wärmeträgerflüssigkeit verwendet, da dieses Fluid heutzutage überall zum Einfang, Speichern und Verteilen von Sonnenwärme in konzentrierenden Solaranlagen eingesetzt wird. Zu den positiven Eigenschaften zählen geringe Kosten, hohe Wärmeübertragungs- und Speicherkapazität sowie geringfügige Auswirkungen in Hinsicht auf Umwelt, Sicherheit und Toxizität. Dieses Resultat wurde nach umfassender Forschung erzielt, bei der es um die Entwicklung von Basiskomponenten (Katalysatoren und Membranen) bis hin zu deren Einbindung in einen innovativen Membranreformer ging, der mit geschmolzenen Salzen beheizt wurde, wobei sowohl die Wasserstofferzeugung als auch die Reinigung in einem einzigen Schritt stattfanden. Neben dem hohen Grad der Kompaktheit ist das entwickelte Gerät auch hinsichtlich des in Wasserstoff umzuwandelnden Rohstoffs, das entweder reines Methan (z. B. aus Erdgas) oder ein von Biomasse abgeleiteter Brennstoff wie etwa reines Biogas (Methan/CO2-Gemische) oder Bioethanol sein kann, in hohem Maße flexibel. Die von COMETHY entwickelte Dampfreformierungstechnologie gestattet ein einfaches Wechseln des Rohstoffs wie auch der externen Wärmequelle (solar oder fossil/Biomasse-Back up), womit Inbetriebnahme, Bereitschaft und Abschalten erleichtert werden. Es gelang, die im Rahmen von COMETHY entwickelten Reaktoren mit verschiedenen Prototypen zu erproben. Einer von diesen wurde bis hin zum Pilotmaßstab (3,5 Nm3/h Wasserstofferzeugung) realisiert und in einen Kreislauf mit Salzschmelze integriert, wodurch das Entwicklungskonzept bestätigt wurde. Mit dem Einsatz von Solarenergie spart die COMETHY-Technologie nachweisbar Primärbrennstoffe ein und es werden bei der Wasserstoffproduktion (im Vergleich zur traditionellen Reformierungstechnologie) CO2-Emissionen reduziert. Der Prozess wurde sowohl für dezentrale als auch für zentrale Anwendungen als wirtschaftlich attraktiv bewertet.
Schlüsselbegriffe
Wasserstofferzeugung, COMETHY, Mehrstoffenergie, Dampfreformer, Palladium
