Aufgrund der in den letzten Jahren vorhandenen, wachsenden Nachfrage nach fossilen Energieträgern sowie ihrer absehbaren Knappheit, werden Brennstoffzellen als Alternative für den teilweisen Ersatz der konventionellen energieproduzierenden Systeme gesehen. Dies betrifft besonders die Automobilindustrie. Idealerweise ist der in Brennstoffzellenfahrzeugen benötigte Wasserstoff direkt in Druck- oder Kryotanks zu speichern, um von dort die Brennstoffzelle zu versorgen. Da die Wasserstoffspeicherung nach wie vor einige Mängel bezüglich Sicherheit und Zuverlässigkeit aufweist, wird die on-board-Wasserstoffherstellung als zeitliche Übergangslösung betrachtet. Ziel dieser Arbeit war es ein Faltblechreaktor-Konzepts für die Wasserstofferzeugung für Brennstoffzellenanwendungen zu entwerfen und entwickeln. Aufbauend auf einem bestehenden Parallelplattenreformer-Prototyp wird der Faltblechreaktor modifiziert, optimiert und untersucht, ebenso für weitere Anwendungen, wie die Flüssigkeitsverdampfung, erprobt. Im Rahmen dieser Arbeit wird der Wasserstoff in einem Wasserstoffprozessor durch SRM (Dampfreformierung von Methanol) erzeugt. Zuerst erfolgt eine Literaturübersicht über bisherige Arbeiten zu dem Thema. Die Entwicklung erfolgte in mehreren Schritten. Sie begann mit der Untersuchung des verwendeten Katalysators, welche die Kinetik für eine erste Simulationsstudie zur Kopplung der Methanol-Dampfreformierung und der Wasserstoffverbrennung im Gegenstrom lieferte. Die Simulationsergebnisse waren die Grundlage für den Entwurf und die experimentelle Untersuchung von zwei Gegenstrom-Dampfreformern. Ein genaues Simulationsmodell wurde erstellt, um das Verhalten des 1-kW-Faltblechreformers zu beschreiben. Aufbauend auf den Erkenntnissen daraus wurde ein erster Faltblechreaktor-Prototyp gebaut und experimentell untersucht. Des Weiteren wurden Untersuchungen des Faltblech-Apparatekonzepts zur Verdampfung eines Flüsigkeitszulaufes durchgeführt. Ausgehend von den Ergebnissen des 1 kW-Faltblechreformers und des -verdampfers wurden Schritte zur Prozessintegration und die Maßstabvergrößerung durchgeführt, um einen kompakten Wasserstoffprozessor für Brennstoffzellenanwendungen zu entwickeln, der Methanol-Wasser-Verdampfung, Dampfreformierung und Wassergas-Shift-Reaktion einem Apparat integriert, sowie eine erhöhte Leistung von 10 kWth aufweist. Untersucht wurde weiter der Kaltstart des 10 kW-Reformers, um die dazu nötige Zeit zu verkürzen. Zum schluss werden Punkte für die weitere Entwicklung des Faltblechreaktorkonzepts aufgezeigt.


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    Titel :

    Design and development of a folded-sheet reactor concept for hydrogen production by steam reforming of methanol


    Beteiligte:

    Erscheinungsdatum :

    2008


    Format / Umfang :

    199 Seiten, Bilder, Tabellen, 73 Quellen



    Medientyp :

    Hochschulschrift


    Format :

    Print


    Sprache :

    Englisch