Ammoniak-Cracker zur Brenngasversorgung von Brennstoffzellen

Experimentelle und simulative Untersuchungen

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Ammoniak kann eine Reihe von Vorteilen gegenüber der direkten Verwendung von Wasserstoff offerieren. Die Dissertation adressiert die Herstellung eines Wasserstoff-Stickstoff-Gasgemisches aus Ammoniak, mit dem Brennstoffzellen versorgt werden können. Zunächst erfolgt dazu die Darstellung des technologischen Hintergrundes, wie die konventionelle und alternative Herstellung von Ammoniak oder ein Vergleich der Effizienz verschiedener Wasserstoff- und Ammoniakszenarien. Anschließend werden Katalysatorsysteme in einem Screening untersucht und es wird eine Parameterschätzung für ein reaktionskinetisches Modell durch differenzielle Auswertung integraler Messungen vorgenommen. Das Ammoniak-Cracken wird mittels Multiphysik-Modellen untersucht. Es werden die entsprechende Modellbeschreibung sowie Ergebnisse durchgeführter Parameterstudien vorgestellt. Die Eignung verschiedener Brennstoffzellentypen in Bezug auf ammoniakhaltiges Brenngas wird erläutert und es erfolgt die prozesssimulationsgestützte Analyse solcher Brennstoffzellensysteme durch eine Variation der wichtigsten Einflussgrößen im Hinblick auf die Effizienz. Bei Verwendung von grünem Ammoniak bieten solche Brennstoffzellensysteme nahezu emissionsfreie und hocheffiziente Möglichkeiten der Stromerzeugung.