Die Erzeugung von Wasserstoff im Automobil ist aufgrund der Einhaltung von gesetzlichen Vorschriften zur Abgaskontrolle bzw. zur Bereitstellung von Null-Emissionsfahrzeugen von enormem Interesse. Die Mikrosystemtechnik kann ein Lösungsansatz sein, um Anforderungen an die Dynamik solcher on-board Systeme zu gewährleisten. Extrem hohe Wärme- und Stoffübertragungskoeffizienten in Mikrostrukturapparaten könnten außerdem die Apparategröße und die Wärmeverluste verringern. In dem vorliegenden Bericht werden die Entwicklungsschritte der Beschichtungstechnik, der Katalysatorentwicklung sowie deren Charakterisierung und Untersuchung im Hinblick auf die Skalierung von metallischen Mikroreaktoren für die katalytische Reformierung von Methanol dargestellt. Die Tauglichkeit der Katalysatorschichten sowie der Eignung der Mikroreaktoren für die gewählte Reaktion und den dynamischen Betrieb werden gezeigt. Durch eine Modifikation des bekannten Washcoat-Verfahrens wurde die Einbringung von Katalysatoren in Mikrostrukturapparate aus Metall mit Kanaldurchmessern von 100 - 300 Micrometern ermöglicht, indem eine Nanopartikel-Polymer Dispersion zur Beschichtung verwendet wurde. Damit war sowohl eine Vorab-Beschichtung als auch eine nachträgliche Beschichtung möglich. Die Katalysatorentwicklung konzentrierte sich auf Palladium- und Kupferkatalysatorsysteme. Die Katalysatoren wurden bezüglich der katalytisch aktiven Oberfläche durch Adsorptionsexperimente, im Hinblick auf Reduzier- sowie Oxidierbarkeit und der Verteilung der aktiven Spezies unter Variation der Präparationsparameter ausführlich untersucht. Die Untersuchung aller Katalysatoren in einem 2-Folien Testreaktor sowie die Variation der Reaktionsparameter wurde benutzt, um den Methanolumsatz pro aktivem Katalysatorzentrum und Zeit zu bestimmen, das System Reaktor-Reaktion zu modellieren und den Mikroreaktor um den Faktor 150 - 200 zu skalieren. Es wurden Reformer-Labormodule mit elektrischer Beheizung gebaut, um die Wärmeverteilung und Umsatzgrade an Methanol im Modul bei Multilamination von Mikrostrukturfolien für die Reformierung zu untersuchen. Die zu erwartenden Temperaturgradienten wurden für die Reformermodule berechnet und experimentell verifiziert, wobei der maximal bestimmte Temperaturgradient mit etwa 15 K deutlich geringer war als bei konventionellen Festbettreaktoren. Die Wasserstoffausbeute innerhalb der ca. 20 ccm Reaktionsvolumen würde bei der Annahme von 50 % Effizienez und etwa 80 % Wasserstoffumsatzgrad einer PEM-Brennstoffzelle zur Erzeugung von etwa 200 W elektrischer Energie ausreichen. Auch wenn die Funktionsmuster noch nicht für einen dynamischen Betrieb (Temperaturänderung oder Lastwechsel) ausgelegt waren, so konnte doch speziell für Lastwechsel ein sehr gutes Ansprechverhalten von Reaktor und Reaktion festgestellt werden.


    Access

    Access via TIB

    Check availability in my library


    Export, share and cite



    Title :

    Methanol-Dampf Reformierung im Mikrostrukturreaktor zur Wasserstofferzeugung für Brennstoffzellenfahrzeuge


    Additional title:

    Methanol-steam reforming using a microstructured reactor for hydrogen generation for fuel cell powered vehicles


    Contributors:
    Pfeifer, P. (author)


    Publication date :

    2003


    Size :

    238 Seiten, 202 Bilder, 20 Tabellen, 132 Quellen



    Type of media :

    Report


    Type of material :

    Print


    Language :

    German