Das im Rahmen dieser Arbeit erarbeitete innovative Prozesskonzept zur onboard Wasserstofferzeugung aus Kerosin für den Betrieb von Brennstoffzellensystemen zur Energieversorgung im Flugzeug weist erhebliche reaktions- und verfahrenstechnische Vorteile gegenüber der Wasserstofferzeugung mittels Reformierung auf. Es beinhaltet die Abtrennung, einer definierten schwefelarmen Fraktion des Kerosins mittels Rektifikation oder Kristallisation. Diese wird in einem nachfolgenden Schritt katalytisch zu Wasserstoff umgewandelt. Zur Untersuchung der Wärmeintegration und Prozessführung im Gesamtsystem wurden vier mögliche Verfahrenskonzepte identifiziert und deren Systemwirkungsgrade mittels Prozesssimulation mit einem Referenzkonzept verglichen. Die Prozessparameter der Fraktionierung wurden dabei aus experimentellen Untersuchungen abgeleitet. Für die Prozesse mit Dehydrierung ergaben sich die höchsten Wasserstoffausbeuten und in Verbindung mit der Kristallisation ein elektrischer Systemwirkungsgrad von 43 %, was eine signifikante Steigerung gegenüber dem Referenzkonzept darstellt. Unter Berücksichtigung flugzeugspezifischer Randbedingungen wurde dieses Verfahrenskonzept als Leitkonzept abgeleitet und vermeidet zusätzlich die bisher ungelöste Problematik der unerwünschten Produktion von NOx und CO.

    The innovative process concept presented in this thesis for on-board hydrogen generation from kerosene for power generation aboard aircrafts by fuel cell systems exhibits significant advantages on reaction and process level compared to the hydrogen production via reforming. It includes the separation of a defined low-sulphur fraction from kerosene via rectification or crystallization which is subsequently converted catalytically to hydrogen. To investigate thermal management and process integration of the overall system four possible process concepts have been identified and their overall efficiency has been compared to a reference concept by process simulation. The key process parameters for fractionation were derived from experimental investigations. The processes with dehydrogenation resulted in the highest hydrogen yield and an overall electrical efficiency of 43 % could be achieved in combination with crystallization, which is a significant increase against the reference concept. Taking aircraft specific boundary conditions into account this process concept has been derived as the lead concept. Moreover, it avoids the unsolved until now problems connected to undesirable production of NOx and CO.


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    Title :

    Verfahrenskonzept zur Wasserstofferzeugung durch katalytische Umwandlung definierter Kerosinfraktionen


    Contributors:


    Publication date :

    2011


    Size :

    146 Seiten, 65 Bilder, 42 Tabellen, 152 Quellen




    Type of media :

    Theses


    Type of material :

    Print


    Language :

    German