Voruntersuchungen zum schmelzmetallurgischen Cracken von Methan

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Abstract

Um dem Fortschreiten des Klimawandels und dessen Auswirkungen auf das Ökosystem entgegen zu wirken ist es nötig, den Ausstoß von CO2 durch eine Dekarbonisierung des Energiesystems zu minimieren. Die Pyrolyse von Methan gilt als wichtige Brückentechnologie bis zum Erreichen eines kohlenstofffreien Energiekonzeptes. In diesem Zusammenhang ist die Erforschung und Entwicklung effizienter Flüssigmetallkatalysatoren von besonderer Bedeutung. Der Fokus der vorliegenden Arbeit stellt die Untersuchung der Zersetzung von Methan in Anwesenheit schmelzflüssiger Metalle und Legierungen im Labormaßstab dar. In einem Flüssigmetallreaktor werden Pyrolyseversuche unter Verwendung unterschiedlicher Metallbäder durchgeführt. Die Evaluierung der Reinmetalle und Legierungen hinsichtlich ihrer katalytischen Wirksamkeit erfolgt über die Auswertung des aufgezeichneten Produktgasstromes sowie einer Morphologie- und Zusammensetzungsanalyse des gebildeten Kohlenstoffs mittels REM/EDX. Die gewonnenen Resultate decken sich im Wesentlichen mit den in der Literatur angeführten Erkenntnissen. Alle untersuchten Schmelzbäder zersetzen Methan aufgrund der endothermen Reaktionskinetik mit zunehmender Temperatur besser. Zwischen den einzelnen Metallen und Legierungen sind jedoch signifikante Unterschiede in der Zersetzungsrate zu beobachten. Die Zugabe von Nickel als Legierungselement bewirkt eine erhebliche Verbesserung der katalytischen Aktivität aller eingesetzten Reinmetalle. Die Analyse des ausgetragenen Kohlenstoffes ergibt weiterhin eine Abhängigkeit der auftretenden Kohlenstoffmorphologie vom verwendeten Schmelzbad. Diese ersten Ergebnisse verdeutlichen, dass die Anwendung von Flüssig-Metall-Reaktoren für die Methanpyrolyse einen vielversprechenden Ansatz zur Erzeugung von Wasserstoff darstellt und somit einen wertvollen Beitrag zur Klimaneutralität liefern kann.

Details

Titel in ÜbersetzungPreliminary studies on the smelting metallurgical cracking of methane
OriginalspracheDeutsch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
StatusVeröffentlicht - 2021