Kinetische Grundlagen und dynamische Simulation der autothermen Kraftstoffreformierung

Erscheinungsjahr 2003
ISBN: 978-3-8325-0261-4
Verlag: Logos

Buch, Deutsch, 193 Seiten, Format (B × H): 145 mm x 210 mm

Abstract zu "Kinetische Grundlagen und dynamische Simulation der autothermen Kraftstoffreformierung" Beim Einsatz von PEM-Brennstoffzellensystemen für den Antrieb oder die Onboard-Stromversorgung von Kraftfahrzeugen kommen sowohl Wasserstoff als auch flüssige Kraftstoffe wie Methanol oder Benzin in Frage. Benzin besitzt dabei deutliche Vorteile in Bezug auf Energiedichte, Infrastruktur und Verfügbarkeit. Die Entwicklung mobiler Brennstoffzellensysteme auf Basis von Benzin wird deshalb derzeit von der Industrie und den Hochschulen intensiv vorangetrieben. Neben der Brennstoffzelle selbst stellen die vorgeschalteten Reaktoren zur Herstellung eines wasserstoffreichen Gasgemischs aus Benzin die wichtigsten Apparate des Systems dar. In dieser Arbeit wurden erstmals detaillierte dynamische Reaktormodelle für den autothermen Reformer und die nachfolgende Reinigungsstufe entwickelt und durch reaktionskinetische Messungen verifiziert. Zur Simulation des autothermen Reformer, einer Hochtemperatur-Shift-Stufe und einer thermisch integrierten Reformiereinheit aus diesen beiden Reaktoren wurden eindimensionale, dynamische Reaktormodelle abgeleitet. Die für die Reaktormodelle erforderlichen kinetischen Daten über die katalysiert ablaufenden Reaktionen konnten mit Hilfe eines neuartigen Flachbettreaktors ermittelt werden. Dabei wurden kinetische Untersuchungen zur Dampfreformierung, partiellen Oxidation, autothermen Reformierung und Wassergas-Shiftreaktion durchgeführt und an reaktionskinetische Ansätze angepasst. Die auf diesem Weg verifizierten Modelle wurden anschließend zur Untersuchung des stationären und dynamischen Betriebsverhaltens der Teilsysteme eingesetzt. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit lag auf der Entwicklung und Bewertung unterschiedlicher Kaltstartkonzepte mit Hilfe dynamischer Simulation. Die Arbeit und die entwickelten Modelle tragen damit zur Erhöhung des Prozessverständnisses bei und können die Entwicklung einer effizienten Reformiereinheit zur Wasserstoffherstellung aus Benzin unterstützen. Abstract zu " Kinetische Grundlagen und dynamische Simulation der autothermen Kraftstoffreformierung" Beim Einsatz von PEM-Brennstoffzellensystemen für den Antrieb oder die Onboard-Stromversorgung von Kraftfahrzeugen kommen sowohl Wasserstoff als auch flüssige Kraftstoffe wie Methanol oder Benzin in Frage. Benzin besitzt dabei deutliche Vorteile in Bezug auf Energiedichte, Infrastruktur und Verfügbarkeit. Die Entwicklung mobiler Brennstoffzellensysteme auf Basis von Benzin wird deshalb derzeit von der Industrie und den Hochschulen intensiv vorangetrieben. Neben der Brennstoffzelle selbst stellen die vorgeschalteten Reaktoren zur Herstellung eines wasserstoffreichen Gasgemischs aus Benzin die wichtigsten Apparate des Systems dar. In dieser Arbeit wurden erstmals detaillierte dynamische Reaktormodelle für den autothermen Reformer und die nachfolgende Reinigungsstufe entwickelt und durch reaktionskinetische Messungen verifiziert. Zur Simulation des autothermen Reformer, einer Hochtemperatur-Shift-Stufe und einer thermisch integrierten Reformiereinheit aus diesen beiden Reaktoren wurden eindimensionale, dynamische Reaktormodelle abgeleitet. Die für die Reaktormodelle erforderlichen kinetischen Daten über die katalysiert ablaufenden Reaktionen konnten mit Hilfe eines neuartigen Flachbettreaktors ermittelt werden. Dabei wurden kinetische Untersuchungen zur Dampfreformierung, partiellen Oxidation, autothermen Reformierung und Wassergas-Shiftreaktion durchgeführt und an reaktionskinetische Ansätze angepasst. Die auf diesem Weg verifizierten Modelle wurden anschließend zur Untersuchung des stationären und dynamischen Betriebsverhaltens der Teilsysteme eingesetzt. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit lag auf der Entwicklung und Bewertung unterschiedlicher Kaltstartkonzepte mit Hilfe dynamischer Simulation. Die Arbeit und die entwickelten Modelle tragen damit zur Erhöhung des Prozessverständnisses bei und können die Entwicklung einer effizien

Autoren/Hrsg.

Springmann, Steffen

Fachgebiete

• Technische Wissenschaften Verfahrenstechnik | Chemieingenieurwesen | Biotechnologie Brennstoffe, Kraftstoffe, Explosivstoffe
• Naturwissenschaften Chemie Physikalische Chemie Chemische Reaktionen, Katalyse
• Technische Wissenschaften Maschinenbau | Werkstoffkunde Maschinenbau Triebwerkstechnik, Energieübertragung