"Design and Development of a Folded-Sheet Reactor Concept for Hydrogen Production by Steam Reforming of Methanol (Tienda española)

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Die Dissertation „Design and Development of a Folded-Sheet Reactor Concept for Hydrogen Production by Steam Reforming of Methanol“ von Arístides Morillo untersucht die Entwicklung und Optimierung eines kompakten Faltblechreaktors zur Wasserstofferzeugung durch Methanol-Dampfreformierung. Im Mittelpunkt steht die Verbesserung des Wärmeübergangs und der Reaktionseffizienz für den Einsatz in Brennstoffzellensystemen, insbesondere in Fahrzeugen mit Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen (PEMFC). Das entwickelte Reaktorkonzept kombiniert die endotherme Methanol-Dampfreformierung mit einer exothermen katalytischen Wasserstoffverbrennung in benachbarten, gegenläufig durchströmten Kanälen. Die Arbeit umfasst experimentelle Untersuchungen zur Reaktionskinetik, numerische Simulationen und die Konstruktion mehrerer Reaktorprototypen. Zunächst wird ein Faltblechreformer mit einer thermischen Leistung von 1 kW untersucht, bevor das Konzept auf einen integrierten 10-kW-Reaktor übertragen wird. Dieser vereint die Verdampfung des Methanol-Wasser-Gemisches, die Dampfreformierung und die Wassergas-Shift-Reaktion in einem einzigen Apparat. Besondere Aufmerksamkeit gilt dem Einfluss der Betriebstemperatur, der Katalysatoraktivität, des Dampf-Methanol-Verhältnisses und der Wärmeverteilung auf den Methanolumsatz und die Kohlenmonoxidbildung. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass mit dem 10-kW-Prototyp ein Methanolumsatz von etwa 90 % erreicht werden kann, allerdings bei erhöhten CO-Konzentrationen und vergleichsweise langen Kaltstartzeiten. Die Dissertation liefert Erkenntnisse zur Prozessintensivierung, thermischen Integration und Maßstabsvergrößerung kompakter Wasserstoffreformer und zeigt weitere Optimierungsmöglichkeiten für Brennstoffzellenanwendungen auf.