Energetische Nutzung von feuchter Biomasse in ... - tuprints

4 Stand der Forschung: Biomasse in unter- und überkritischem Wasser
4.4 Reaktionen von Abbauprodukten
4.4.1 Wasserstoff
Wasserstoff stellt neben CO und CO2 eines der Hauptprodukte der hydrothermalen Zersetzung
organischer Substanzen bei überkritischen Temperaturen dar. Unter diesen Bedingungen ist
Wasserstoff wie zu erwarten stabil [Hol-1993]. Ist zudem Sauerstoff zugegen wird der
Wasserstoff zu Wasser oxidiert. In überkritischem Wasser verläuft diese Oxidation nach
Angaben von Brock und Savage relativ langsam [Bro-1995]. Gemessene Umsätze bei stöchio-
metrischem und überstöchiometrischem Sauerstoffzusatz sind für 24,6 MPa in Tabelle 4.2
auszugsweise aufgeführt.
Tabelle 4.2: Von Holgate und Tester als Temperaturvariation und von Brock und Savage als Verweilzeitvariation
in überkritischem Wasser gemessene Umsätze von H2 bei 24,6 MPa [Bro-1995, Hol-1993]. Ein
Edukteverhältnis von 0,5 mol O2 zu 1 mol H2 entspricht einer Sauerstoffzufuhr stöchiometrisch zur
Totaloxidation. U = Umsatz.
T /
τ /
c0(H2) /
°C
s
mmol L-1 c0(O2) c0 -1 (H2) /
mol mol-1 U /
% (mol mol-1 )
500 6 1,3 0,9 8
520 8 1,3 0,6 15
550 5 1,2 0,9 47
600 5 1,0 0,8 98
550 4 3,1 0,5 31
550 6 3,1 0,5 69
550 7 3,1 0,5 83
4.4.2 Kohlenmonoxid
Über die Konvertierungsreaktion stellt sich in unter- und überkritischem Wasser ein
Gleichgewicht zwischen CO und CO2 ein, welches über die Gleichgewichtskonstante Ka nach
Gl. (4.7) berechnet werden kann.
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mit a(i) = Aktivität der Substanz i
K a = a�CO 2�⋅a�H 2�
a�CO�⋅a�H 2 O�
(4.7)