Katalytische Wasserstoff-Reinigung

Im Rahmen dieses Arbeitspakets wird die Reinigung des bisher erzeugten Gasgemisches untersucht, wobei der Fokus auf der selektiven stofflichen Abtrennung von Wasserstoff aus dem erzeugten Mischgasstrom liegt. Die aus dem OxFA-Prozess gewonnene biomassestämmige Ameisensäure wird zunächst in einem vorgeschalteten Schritt zersetzt, wobei ein Gasgemisch aus variablen Anteilen von H₂, CO und CO₂ entsteht. Da die meisten gängigen Brennstoffzellen sowohl empfindlich auf CO-Vergiftung reagieren als auch einen Leistungsabfall bei Verdünnung des Wasserstoffstroms zeigen, ist eine vorgeschaltete Reinigung des Gasstroms mit einer selektiven Abtrennung von Wasserstoff aus dem Produktstrom von hoher Bedeutung. Im Rahmen des BMFTR Projekts FAIR-H2 wird die Wasserstoffreinigung mithilfe der selektiven Hydrierung und anschließender Dehydrierung einer Wasserstoffreinigungsflüssigkeit (engl. hydrogen purification liquid, HPL) durchgeführt.

Für den Hydrierschritt sollen geeignete Katalysatoren identifiziert werden, die unter Anwesenheit von der Gasverunreinigungen keine hohen Aktivitätseinbrüche zeigen und unter den bestehenden Reaktionsbedingungen langzeitstabil sind. Hierzu werden beispielsweise Phosphor-modifizierte geträgerte Pd-Katalysatoren untersucht, die das Potential einer gesteigerten CO-Vergiftungsresistenz aufweisen. Nach der Identifikation geeigneter Katalysatoren und den optimalen Betriebsbedingungen, welche einen Kompromiss aus eingesetzter Energie (Druck, Temperatur) und einer hohen (De-)hydrier-geschwindigkeit darstellen, sollen Dehydrierung und Hydrierung gekoppelt bzw. der zyklische Betrieb technisch umgesetzt und getestet werden.