Erzeugung von Wasserstoff mittels katalytischer Partialoxidation ...

Kapitel 3 – Aufgabenstellung und Stand der Forschung
Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Durchführung der katalytischen Partialoxidation unter
Gewährleistung definierter Randbedingungen zur Aufklärung des Einflusses bedeutender
Einzelprozesse auf das Gesamtgeschehen, sowie die Schaffung einer experimentellen
Grundlage für eine detaillierte Modellierung des komplexen Gesamtprozesses am Katalysator.
Gegenwärtig herrscht in der Fachliteratur ein deutlicher Mangel an experimentellen Daten, die
sich als Basis für eine Modellbildung der Partialoxidation höherer Kohlenwasserstoffe eignen.
Typischerweise erfolgen Untersuchungen in technischen Reaktoren, in denen sich die
komplexen physikalischen und chemischen Prozesse am Katalysator überlagern. So wird
beispielsweise die Einspritzung der flüssigen Kraftstoffe meist direkt auf den heißen
Katalysator vorgenommen oder mittels Filmverdampfung an der Reaktorwand bei
Temperaturen weit oberhalb der Zündtemperatur homogener Gasphasenrektionen realisiert
[1, 37]. Beide Vorgehensweisen gestatten keine adäquate Kontrolle der Eintrittsbedingungen
am Katalysator.
Im Rahmen dieser Arbeit soll eine Versuchsanlage entwickelt werden, in der die katalytische
Partialoxidation von Modellkraftstoffen an mit Rhodium beschichteten Trägerkatalysatoren in
einem Strömungsrohr‐Reaktor zeitaufgelöst untersucht werden kann. Beginnend mit der
Erforschung von i‐Oktan als Referenz für Ottokraftstoff soll ein grundlegendes Verständnis
wichtiger Reaktionsparameter in stationären und transienten Versuchsreihen erlangt werden.
Darauf aufbauend werden Modellsubstanzen untersucht, die archetypisch bedeutende
Komponenten kommerzieller Kraftstoffe abbilden. Im Fokus stehen insbesondere der Einfluss
der chemischen Struktur und der Kettenlänge höherer Kohlenwasserstoffe während der
katalytischen Partialoxidation. Aufbauend auf den Erkenntnissen der Einzelkomponenten soll
über einfache Mehrkomponenten‐Surrogate das Wechselspiel unterschiedlicher
Kohlenwasserstoffe in komplexen Kraftstoffgemischen erforscht und mit der technischen
Praxis verglichen werden. Ferner erfolgt die Untersuchung der Alterung der katalytischen
Oberfläche des Katalysators im Laufe des Reaktionsgeschehens aufgrund der hohen
Beanspruchung durch Sinterung und Verkokung.
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