Als ein Zwischenschritt zum Ausstieg aus fossilen Brennstoffen kann Erdgas in Wasserstoff umgewandelt werden, wobei fester Kohlenstoff als wertvolles Nebenprodukt entsteht und eine Freisetzung von Kohlenstoff in die Atmosphäre verhindert wird. Diese Studie untersucht das innovative Konzept der Umwandlung von Erdgas in Wasserstoff und festen Kohlenstoff mittels Plasmapyrolyse. Erste Machbarkeitsstudien zeigen ein hohes Effizienzpotenzial, obwohl eine Prozessoptimierung notwendig ist. Eine statistische Parameterstudie hebt den signifikanten Einfluss von Parametern wie dem Plasmagas, der Leistungsaufnahme und der Lichtbogenlänge auf die Prozessergebnisse hervor. Experimente werden mit einem thermischen Plasmareaktor durchgeführt, der ein variables Gasgemisch aus Ar und CH4 verwendet, um einen DC-übertragenen Lichtbogen zu erzeugen. Das Produktgas wird analysiert und der Lichtbogen mit einer Kamera im Deckel aufgezeichnet. Bilder zeigen die Bildung und das Wachstum von Kohlenstoff, was zu störenden Unterbrechungen und verminderter Prozesseffizienz führt. Trotz dieser Probleme wird eine hohe H2-Ausbeute von 67% bis 100% erreicht. Höhere CH4-Gehalte und verlängerte Lichtbogenlängen stören den Lichtbogen und verringern die H2-Ausbeute, während erhöhte Leistungsaufnahme und ein breiterer Reaktionsbereich diese verbessern. Die Charakterisierung des erzeugten Kohlenstoffs zeigt deutliche mikrostrukturelle Unterschiede zwischen den Proben aus dem Gasfilter und der Reaktionskammer. SEM-Analysen zeigen feinere Texturen in ersteren und größere, dendritische Partikel in letzteren. Raman-Spektroskopie bestätigt kristalline, graphitartige Strukturen mit geringen Defektkonzentrationen. XRD unterstützt diese Ergebnisse und weist auf graphitische kristalline Strukturen hin. EDS- und ICP-MS-Analysen bestätigen hochreinen Kohlenstoff. BET-Oberflächenanalyse zeigt signifikante Unterschiede, wobei Filterproben Werte von 40 bis 170 m²/g im Vergleich zu 7 bis 30 m²/g für Kammerproben aufweisen, was mit kleineren Partikelgrößen und höheren Defektzahlen korreliert. Der Aufbau einer neuen Plasmatestanlage ist der nächste entscheidende Schritt und bietet eine Plattform für die Datenerfassung und Validierung, wodurch der Weg für die kommerzielle Umsetzung geebnet wird.