TY - THES

T1 - Voruntersuchungen zum schmelzmetallurgischen Cracken von Methan

AU - Hochfellner, Andre Michael

N1 - gesperrt bis 16-02-2026

PY - 2021

Y1 - 2021

N2 - 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.

AB - 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.

KW - Methan

KW - Pyrolyse

KW - Katalysatoren

KW - Kohlenstoffmorphologie

KW - Schmelzbäder

KW - methane

KW - catalysis

KW - carbon morphology

KW - molten metals

M3 - Masterarbeit

ER -