Erzeugung von Wasserstoff mittels katalytischer Partialoxidation ...

5.2 Realisierung
5.2.1 Dosierung
Der Kraftstoff wird in einem Edelstahlbehälter mit angeschlossenem Barometer unter
leichtem Überdruck (1 bar) vorgelegt. Über ein Drei‐Wege‐Ventil kann sowohl Inertgas
(Förderdruck) als auch Kraftstoff nachgelegt werden.
Vor dem Eintritt in den Reaktor wird der Modellkraftstoff vollständig verdampft. Hierzu wird
der flüssige Kohlenwasserstoff über ein 3‐Wege‐Mischventil mit vorgeschaltetem
thermischem Massedurchflussmesser (MFC) (LiquiFlow L23, Fa. Bronkhorst) mit Stickstoff
gemischt und in dem Verdampfer (CEM W303, Fa. Bronkhorst) vollständig und pulsfrei
verdampft. Stickstoff, Sauerstoff und bis zu zwei weitere gasförmige Edukte werden mit
thermischen Masseflussreglern dosiert, in einem Rohrwärmeübertrager (6m x 6mm
Edelstahlleitung) gemischt, temperiert und durch eine separate Rohrleitung dem
Reaktoreinlass zugeführt. Beide Zuleitungen können über einen weiten Temperaturbereich
zwischen 70 – 320 °C temperiert werden.
Um eine hohe Auflösung des Reaktionsgeschehens in Abhängigkeit der Zusammensetzung der
Eduktgemische zu erreichen, muss in die Versuchsanlage wenige Milligramm flüssiger
Kraftstoff pro Minute mit sehr hoher Genauigkeit dosieren werden. Aus diesem Grund wurden
zur Dosierung des Kraftstoffs thermische Masseflussregler gewählt. Sie zeichnen sich durch ihr
volumenunspezifisches Messprinzip und eine hohe Genauigkeit auch bei kleinen
Massenflüssen aus. Die Kalibrierung des Flüssigkeits‐MFC erfolgt durch Bestimmung des
Masseflusses nach dem Mischventil ohne Zugabe von Inertgas mittels einer Analysenwaage.
Die Überprüfung der zur Dosierung der Gase verwendeten Massedurchflussregler erfolgt nach
ISO 17025 / NIST 150 mit einem Referenz‐Durchflussmessgerät (Definer 220, Fa. Bios
International Corp.).
Der Verdampfer besteht aus einem elektrisch beheizbaren Zylinder (200 mL) mit porösem
Sintermetallschwamm und wird bei Temperaturen von 10 – 25 K über der Sättigungstemperatur
des untersuchten Kohlenwasserstoffs in 0,5 – 1,0 SLPM Stickstoff betrieben. Bei
Gemischen wird die Temperatur entsprechend dem höchstsiedenden Kohlenwasserstoff
gewählt, eine gleichmäßige Verdampfung wurde durch anschließendes Auskondensieren in
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