DE102014107989A1 - Verfahren zum Herstellen von Wasserstoff aus Biomasse - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Wasserstoff aus Biomasse. Um Wasserstoff im industriellen Maßstab aus einem Gasgemisch mit einer besonders hohen Ausbeute separieren zu können, ist vorgesehen, das erhitzte Gasgemisch durch eine Massentrennvorrichtung zu leiten.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen von Wasserstoff.
  • Zur Herstellung von Wasserstoff sind unterschiedliche Verfahren wie bspw. verschiedene Elektrolyseverfahren, die Dampfreformierung aus Erdgas, Biomasse und Erdölfraktionen oder auch die Aufspaltung von Kohlenwasserstoff mittels des Kvaerner-Verfahrens, bei dem aus Kohlenwasserstoff mittels Hitzeeinwirkung elementarer Kohlenstoff und Wasserstoff gewonnen wird, bekannt.
  • Aus der DE 24 38 264 ist ferner ein Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff aus Wasserdampf bekannt, bei dem der Wasserdampf auf eine Temperatur von über 1.500 °C erhitzt wird. Bei derartig hohen Temperaturen hat sich ein hoher Anteil der Wassermoleküle in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten. Das heiße Gasgemisch wird in ein Kammersystem geleitet, das sauerstoffdurchlässige Wandbereiche aufweist, so dass eine Abtrennung des Sauerstoffs aus dem Gasgemisch erfolgen kann. Problematisch ist hierbei unter anderem die industrielle Anwendung.
  • Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit dem Wasserstoff aus einem Gasgemisch schnell und mit einer besonders hohen Ausbeute separiert werden kann.
  • Die Erfindung löst die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Dabei sind alle beschriebenen Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehungen.
  • Die Erfindung löst die Aufgabe durch ein Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff mit den Schritten:
    • – Bereitstellen eines insbesondere aus Biomasse erzeugten Gasgemisches, das Wasserdampf enthält;
    • – Erhitzen des Gasgemisches in einer Brennkammer auf mindestens 1.000 °C, insbesondere mindestens 1.500 °C, wobei Wasserstoff entsteht;
    • – Einleiten des erhitzten Gasgemisches in eine Vorrichtung zur Massentrennung;
    • – Separieren des Wasserstoffes aus dem erhitzten Gasgemisch mittels der Massentrennvorrichtung;
    • – Ableiten des separierten Wasserstoffes aus der Vorrichtung zur Massentrennung.
  • Die Erzeugung von Wasserstoff mittels der Dissoziation von Wasser, d.h. bspw. eine Aufspaltung von stark erhitzten Wasserdampf in Wasserstoff und Sauerstoff, ist bei Temperaturen von über 1.000°C, insbesondere bei über 1.500°C besonders effizient. Insbesondere bei der Verwendung von aus Biomasse erzeugten Gasgemischen enthalten diese neben einem hohen Anteil an Wasserdampf zusätzlich eine Vielzahl von unterschiedlichen Kohlenwasserstoffen, so dass die hohen Temperaturen neben der Aufspaltung von Wasser auch eine Abspaltung von Wasserstoff von den Kohlenwasserstoffen bewirken können.
  • Der so erzeugte Wasserstoff ist aufgrund seines geringen Atomgewichtes im vorliegenden erhitzten Gasgemisch eine besonders leichte Gaskomponente, die über eine Massentrennvorrichtung aus dem Gasgemisch separierbar ist. Die eingesetzte Massentrennvorrichtung ermöglicht die Separierung großer – für eine industrielle Erzeugung relevanter – Mengen an Wasserstoff in einem kurzen Zeitraum mit einer hohen Ausbeute. Das erfinderische Verfahren ermöglicht somit eine wirtschaftliche Herstellung von Wasserstoff im industriellen Maßstab.
  • Unter einer Massentrennvorrichtung wird insbesondere eine Vorrichtung verstanden, die mittels wirkender Zentrifugalkräfte eine Separierung der in einem Gasgemisch enthaltenden einzelnen Gaskomponenten nach Masse ermöglicht.
  • Dabei wird das Gasgemisch bspw. auf eine Kreisbahn oder Spiralbahn um eine Drehachse geleitet, wodurch schwere Gaskomponenten von der Drehachse ausgehend radial nach außen und leichte Gaskomponenten (insbesondere Wasserstoff) radial nach innen in einen inneren Bereich (Drehachsenbereich) der Massentrennvorrichtung geleitet werden.
  • Als Biomasse können neben holzartigen Pflanzen auch Gräser und Einjahrespflanzen zum Einsatz kommen. Auch können bspw. Restholz und Abfallstoffe vergast werden.
  • Ein Teil der weiteren Gaskomponenten des Gasgemisches ist brennbar. Bei der Verwendung von Gasgemischen aus Biomasse sind dies insbesondere im Gasgemisch vorliegende Kohlenwasserstoffe wie bspw. Methan. Hierdurch kann das Gasgemisch in vorteilhafter Weise zum einen das Ausgangsprodukt zur Erzeugung von Wasserstoff aus Wasserdampf und zum anderen der Energielieferant für die weitere Erhitzung des im Gasgemisch enthaltenen Wasserdampfes genutzt werden.
  • Die Erhitzung des Gasgemisches erfolgt somit vorrangig unter Ausnutzung der brennbaren Gaskomponenten des bereitgestellten Gasgemisches. Somit erhält sich der Erhitzungsvorgang des Gasgemisches in der Brennkammer bei stetiger Zuführung des Gasgemisches, welches bspw. durch eine Pyrolyse von Biomasse erzeugt wird, selbst. Zusätzlich, insbesondere zur Initialzündung, kann eine externe Befeuerung bspw. mittels Erdgas erfolgen, um die notwendige Hitze von mindestens 1.000°C, insbesondere mindestens 1.500°C oder mehr zu erreichen. Zudem kann Sauerstoff, insbesondere Außenluft, in die Brennkammer eingeleitet werden, um die hohen notwendigen Verbrennungstemperaturen besonders einfach zu erreichen.
  • Unter dem Einleiten des erhitzten Gasgemisches wird ein Überführen des Gasgemisches von der Brennkammer in eine Massentrennvorrichtung verstanden. Dabei wird die Gastemperatur weitestgehend beibehalten, zumindest soweit, dass sie nicht unter 1.500°C, insbesondere nicht unter 1.000°C abfällt. Nach erfolgreicher Separierung des Wasserstoffes aus dem Gasgemisch wird dieser aus der Massentrennvorrichtung abgeleitet und durchläuft entweder weitere Prozessschritte oder wird in entsprechenden Vorrichtungen gespeichert.
  • Die Massentrennvorrichtung kann bspw. als Hochtemperatur-Zentrifuge ausgebildet sein. Besonders bevorzugt wird das erhitzte Gasgemisch jedoch durch einen Hochtemperatur-Gaszyklon, im Weiteren auch Gaszyklon genannt, geleitet, in dem sich der im Gasgemisch vorliegende Wasserstoff vom Gasgemisch abtrennt.
  • Das hoch erhitzte Gasgemisch mit dem Wasserstoff wird in den Gaszyklon eingeleitet und durchläuft diesen wie bei üblichen Fliehkraftabschneidern auf einer spiralförmigen Bahn. Dabei durchströmt das hoch erhitzte Gasgemisch den Gaszyklon von einem Eintrittsbereich bis zu einem Austrittsbereich. Beim Durchströmen werden aufgrund der wirkenden Zentrifugalkräfte die schwereren Gaskomponenten radial nach außen in Richtung der Innenwand des Gaszyklons geleitet, während die leichten Gaskomponenten und hier insbesondere der im Gasgemisch enthaltende Wasserstoff sich im inneren Bereich des Gaszyklons sammelt.
  • Nach der Separierung des Wasserstoffes aus dem Gasgemisch wird der Wasserstoff an einer Wasserstoffaustrittsöffnung aus dem Gaszyklon ausgeleitet. Das vom Wasserstoff separierte Gasgemisch, im Weiteren Restgas genannt, durchläuft den Gaszyklon bis zu einer Restgasaustrittsöffnung und strömt ebenfalls aus dem Gaszyklon aus.
  • Um eine möglichst vollständige und schnelle Separierung des Wasserstoffes aus dem Gasgemisch zu erreichen, durchströmt das Gasgemisch den Hochtemperaturgas-Zyklon mit einer hohen Strömungsgeschwindigkeit und/oder für einen besonders langen Zeitraum. Dadurch wird gewährleistet, dass die schweren Gasanteile im Gaszyklon besonders sicher radial nach außen gelenkt werden, während sich die leichteren Gasanteile und hier insbesondere der gasförmige Wasserstoff im inneren Bereich des Zyklons anreichern.
  • Insbesondere um die Ausbeute des Wasserstoffes zu erhöhen und möglichst wenig Wasserstoffanteil im Restgas zu belassen, ist nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Gasgemisches im Gaszyklon durch eine Strömungsgeschwindigkeitsvorrichtung beeinflusst, insbesondere während des Durchströmens konstant gehalten, beschleunigt oder gegenüber der Einströmgeschwindigkeit erhöht wird.
  • Hierdurch ist es möglich, eine besonders exakte Separierung des Wasserstoffes vom übrigen Restgas zu erreichen, so dass der sich in der Mitte des Gaszyklons sammelnde Wasserstoff besonders rein ist und sich zudem der im Restgas vorhandene Wasserstoff minimiert.
  • Um die Strömungsgeschwindigkeit und/oder die Strömungsrichtung im Gaszyklon zu beeinflussen, können im Gaszyklon Strömungselemente wie bspw. Leitkörper und/oder Leitkanäle angeordnet sein, an denen bzw. durch die das heiße Gasgemisch entlang-/ durchgeleitet wird. Zudem ist es möglich, eine zusätzliche Strömungsgeschwindigkeitsvorrichtung im Gaszyklon anzuordnen, die das einströmende Gas bspw. beschleunigt.
  • So können im Gaszyklon bspw. in Kombination mit den Strömungselementen Ventilatoren angeordnet sein, die die Strömungsgeschwindigkeit des heißen Gasstroms durch den Gaszyklon beeinflussen.
  • Neben einer Strömungsgeschwindigkeitsvorrichtung und/oder Strömungselementen im Gaszyklon ist nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der Wasserstoff und/oder das Restgas mittels einer Saugvorrichtung angesaugt wird. So kann bspw. im Austrittsbereich des Wasserstoffes aus dem Gaszyklon oder nach dem Wasserstoffaustritt aus dem Gaszyklon und im weiteren Verlauf des Wasserstoffstromes ein Ventilator angeordnet sein, der den Wasserstoff aus dem Gaszyklon heraussaugt, wodurch bspw. die Strömungsgeschwindigkeit des Gasgemisches und/oder des Wasserstoffes im Gaszyklon beeinflusst, insbesondere erhöht werden kann. Dementsprechend kann auch im Austrittsbereich des Restgases aus dem Gaszyklon oder nach dem Restgasaustritt aus dem Gaszyklon und im weiteren Verlauf des Restgasstromes ein Ventilator angeordnet sein, der das Restgas aus dem Gaszyklon saugt und somit ebenfalls die Strömungsgeschwindigkeit des Gasgemisches/Restgases im Gaszyklon beeinflusst. Die Anordnung der Saugvorrichtung erfolgt dabei insbesondere im Anschluss an einen Wärmetauscher, den das Restgas und/oder der Wasserstoff durchlaufen können.
  • Um eine besonders hohe Aufspaltungsrate des heißen Wasserdampfes zu Wasserstoff und Sauerstoff zu erreichen, sind besonders hohe Temperaturen in der Brennkammer von Vorteil. Daher ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass das Gasgemisch in der Brennkammer auf mindestens 1.600°C, bevorzugt auf mindestens 1.700°C, vorzugsweise auf mindestens 1.850°C, vorteilhaft auf mindestens 2.000°C und besonders vorteilhaft auf mindestens 2.150°C erhitzt wird. Für den besonders wirtschaftlichen Betrieb des Verfahrens oder der Vorrichtung wird das Gasgemisch in der Brennkammer somit auf eine Temperatur von 1.600°C bis 2.150°C, bevorzugt von 1.600°C bis 2.000°C, besonders bevorzugt von 1.600°C bis 1.800°C und vorteilhaft von 1.600°C bis 1.700°C erhitzt.
  • Neben einer verbesserten Aufspaltungsrate (Dissoziation) des Wasserdampfes kann durch die besonderen Temperaturbereiche auch die Abspaltrate von Wasserstoff von im Gasgemisch vorhandenen Kohlenwasserstoffen erhöht werden, so dass eine höhere Wasserstoffausbeute möglich ist.
  • Aufgrund der hohen Temperaturen ist eine besondere Hitzebeständigkeit des Gaszyklons notwendig. Ein derartiger (Hochtemperatur-)Gaszyklon kann bspw. ausgemauert sein, um dem hoch erhitzten Gasgemisch widerstehen zu können. Auch kann der Gaszyklon bspw. im Inneren mit keramischen Beschichtungen ausgekleidet sein.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der heiße Gasstrom einen (Hochtemperatur-)Gaszyklon aus einem Hochtemperaturfaserverbundwerkstoff durchströmt. Der Hochtemperaturfaserverbundwerkstoff ist vorteilhaft, da er bspw. die Strömungsgeschwindigkeit und den Strömungsweg aufgrund seiner besonders einfach glatt ausbildbaren Oberfläche wenig beeinflusst, so dass bspw. erneute Verwirbelungen des Gasgemisches im Gaszyklon oder auch eine Verminderung der Strömungsgeschwindigkeit des Gasstroms im Gaszyklon weitestgehend vermieden werden. Zudem ist ein Gaszyklon aus einem Hochtemperaturfaserverbundwerkstoff besonders wartungsarm und kostengünstig herstellbar.
  • Besonders bevorzugt ist der Gaszyklon beim Durchströmen des erhitzten Gasgemisches zumindest abschnittsweise gekühlt. So ist es bspw. möglich, in die Außenwände des Gaszyklons Leitungen für Kühlmittel anzuordnen, die den Wandbereich des Gaszyklons auf eine geeignete Temperatur abkühlen. Aufgrund der hohen Durchströmungsgeschwindigkeit des Gasgemisches durch den Gaszyklon ist bspw. eine Kühlung der Gaszyklonwand für das heiße Gasgemisch unproblematisch, da die Separierung des Wasserstoffes aus dem Gasgemisch deutlich schneller erfolgt als die Abkühlung des Gasgemisches durch die gekühlte Außenwand.
  • So ist es insbesondere bei Gaszyklonen aus einem Hochtemperaturfaserverbundwerkstoff besonders einfach möglich, Kühlmittelleitungen im Hochtemperaturfaserverbundwerkstoff zu integrieren, so dass auch Gasgemische mit besonders hohen Temperaturen durch den Gaszyklon aus dem Hochtemperaturfaserverbundwerkstoff durchgeleitet werden können.
  • Alternativ ist es möglich, den Gaszyklon zumindest abschnittsweise zu beheizen. Dies kann erfolgen, indem die in die Außenwände eingelassenen Leitungen auch zum Führen von heißen Medien (Heizmitteln) ausgebildet sind. Auch können bspw. elektrische Heizelemente in dem Gaszyklon bspw. in der Außenwand integriert sein. Hierdurch kann die Ausbeute an Wasserstoff nochmals deutlich erhöht werden und zudem kann bspw. bei besonders großen Gaszyklonen ein zu starkes Abkühlen des Gasgemisches verhindert werden.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gasgemisch mittels einer Pyrolyse der Biomasse erzeugt wird, wobei die Biomasse vor der Pyrolyse insbesondere technisch getrocknet wird. Wie bereits erwähnt können als Biomasse alle üblichen Biomasseträger, wie bspw. Holz, Gräser oder auch Abfall, insbesondere biologischer Abfall, verwendet werden. Die Biomasse wird insbesondere über eine indirekte Pyrolyse zu einem Pyrolysegas umgewandelt, welches als Gasgemisch in die Brennkammer eingeleitet werden kann. Die indirekte Pyrolyse findet insbesondere bei Temperaturen im Bereich von 500 bis 900°C statt.
  • Ein Restprodukt aus der Pyrolyse ist Pyrolysekoks, welcher wiederum bspw. zur thermischen Verwertung, insbesondere zur Energiegewinnung bei der Pyrolyse selbst und/oder der technischen Trocknung, verwendet werden kann. Für die technische Trocknung und/oder die Pyrolyse kann zudem auch die Energie von vorgesehenen dem Gaszyklon nachgeschalteten Wärmetauschern verwendet werden.
  • Neben der direkten Einleitung des Pyrolysegases in die Brennkammer zur Erzeugung von Wasserstoff kann dieses zumindest teilweise auch direkt energetisch verwendet werden. Aufgrund seiner zum Teil hochbrennbaren Gaskomponenten kann das Pyrolysegas daher zumindest teilweise zur Energiegewinnung zum Durchführen der Pyrolyse oder der vorgeschalteten technischen Trocknung verwendet werden.
  • Zur Erhöhung des Wasserdampfanteils in der Brennkammer und um die Wasserstoffausbeute zu verbessern, kann neben dem im Pyrolysegas enthaltenden Wasserdampf, zusätzlich bspw. der bei der Trocknung entstehende Wasserdampf in die Brennkammer eingeleitet werden.
  • Weiter löst die Erfindung die Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Erzeugen von Wasserstoff mit einer Gaserzeugungseinheit zum Erzeugen eines Gasgemisches aus Biomasse, einer Erhitzungseinheit zum Aufheizen des Gasgemisches auf mindestens 1.000°C, insbesondere auf mindestens 1.500°C, und eine zum Separieren von dem aufgeheizten Gasgemisch enthaltenen Wasserstoff ausgebildete Massentrennvorrichtung.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht in besonders einfacher Weise den in einem erhitzten Gasgemisch vorliegenden Wasserstoff aufgrund der unterschiedlichen Gasmassen der einzelnen Gaskomponenten besonders einfach abzutrennen.
  • Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung der entsprechenden Vorrichtung darstellen, so dass ein entsprechender Verfahrensschritt oder ein Merkmal eines Verfahrensschrittes auch als Bauelement einer Vorrichtung zu verstehen ist.
  • Im Weiteren wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben, wobei 1 schematisch ein Ablaufdiagramm des erfinderischen Verfahrens zeigt.
  • 1 zeigt schematisch einen möglichen Verfahrensablauf zur Erzeugung von Wasserstoff. Dabei wird als Ausgangsmaterial Biomasse 1 einer technischen Trocknung 2 unterzogen. Die getrocknete Biomasse 2 wird dann in eine Vorrichtung für eine indirekte Pyrolyse 3 überführt und in dieser vergast, so dass ein Pyrolysegas 4 entsteht. Als Abfallprodukt der Pyrolyse entsteht Pyrolysekoks 5, der im Weiteren bspw. thermisch 6 verwertet werden kann.
  • Das Pyrolysegas 4 wird in eine Brennkammer 7 geleitet. In der Brennkammer 7 wird das Pyrolysegas 4, das aufgrund der Ausgangsmaterialien der Biomasse 1 hohe Anteile an Wasserdampf und brennbaren Gaskomponenten aufweist, verbrannt. Zur Initiierung oder Unterstützung des Brennprozesses kann bspw. Erdgas 8 in die Brennkammer eingeleitet werden.
  • In der Brennkammer 7 wird durch die Verbrennung des Pyrolysegases der im Pyrolysegas enthaltende Wasserdampf auf eine Temperatur von mindestens 1.000 °C, insbesondere von mindestens 1.500 °C, erhitzt. Optional besteht ferner die Möglichkeit, bspw. den beim Trocknungsprozess 2 der Biomasse 1 gewonnenen Wasserdampf 9 in die Brennkammer 7 einzuleiten, um den Wasserdampfanteil im Gasgemisch und somit die Ausbeute an Wasserstoff zu erhöhen. Ferner kann Sauerstoff 10, insbesondere Außenluft, in die Brennkammer 7 eingeleitet werden, um den Brennprozess zu optimieren.
  • Während des Erhitzungsprozesses in der Brennkammer 7 spaltete sich von einem Großteil des vorhandenen Wasserdampfes Wasserstoff ab. Zusätzlich kann es bspw. auch zu einer Abspaltung von Wasserstoff von den im Gasgemisch enthaltenen Kohlenwasserstoffen kommen.
  • Das in der Brennkammer 7 hoch erhitzte Gasgemisch 11 wird anschließend in eine Massentrennvorrichtung, hier ein Hochtemperatur-Gaszyklon 12, eingeleitet und strömt durch diesen durch. Dabei wird das hoch erhitzte Gasgemisch 11 in den Hochtemperatur-Gaszyklon 12 auf eine spiralförmige Bewegungsbahn geleitet. Die Strömungsgeschwindigkeit des Gasgemisches 11 im Gaszyklon 12 wird auf die Abmessungen des Gaszyklons 12 abgestimmt und so anpasst, dass aufgrund der wirkenden Zentrifugalkräfte der besonders leichte Wasserstoff radial zur Mitte des Gaszyklons 12 geleitet wird, während die schweren Gaskomponenten (Restgas 13) radial nach außen geleitet werden und sich im Bereich der Gaszykloninnenwand konzentrieren.
  • Der besonders leichte, jetzt vom Gasgemisch separierte Wasserstoff 14 wird aus einer ersten Austrittsöffnung, die gegenüber dem Wasserstoff 14 schwereren Gaskomponenten des erhitzten Gasgemisches 13 (Restgas) werden aus einer zweiten Austrittsöffnung aus dem Gaszyklon 12, geleitet. Sowohl das Restgas 14 als auch der separierte Wasserstoff 14 werden jeweils durch einen Wärmetauscher 15 geleitet und abgekühlt. Die den Gasen dabei entzogene Energie E kann bspw. sowohl im Bereich der technischen Trocknung 2 als auch bei der Pyrolyse 3 verwendet werden. Der gewonnene Wasserstoff 14 wird bspw. gespeichert oder direkt verwendet.
  • Um eine besonders hohe Strömungsgeschwindigkeit im Hochtemperatur-Gaszyklon 12 zu erreichen, sind Saugvorrichtungen 16a, 16b angeordnet. Eine erste Saugvorrichtung 16a ist im Anschluss an einen Wärmetauscher 15 angeordnet, durch den der erhitzte Wasserstoff 14 geleitet wird.
  • Eine zweite Saugvorrichtung 16b ist im Anschluss an den Wärmetauscher 16b, durch den das Restgas 13 geleitet wird, angeordnet, kann aber bspw. auch im Anschluss an nachfolgende Verfahrensschritte 17 wie bspw. einer Gasreinigung des Restgases 13 angeordnet sein. Die Saugvorrichtungen 16a, 16b erhöhen die Strömungsgeschwindigkeit des Restgases 13 bzw. des Wasserstoffes 14 aus dem Hochtemperatur-Gaszyklon 12. Die Saugvorrichtungen 16a, 16b können als Ventilatoren ausgebildet sein.
  • Das abgetrennte und abgekühlte Restgas 13 (ohne Wasserstoff) kann nach der Gasreinigung 17 weiter thermisch verwertet und bspw. in die Brennkammer zur Unterstützung des Verbrennungsprozesses und zur Anreicherung des gasförmigen Mediums in der Brennkammer mit Sauerstoff eingeleitet werden.
  • Der Gasreinigung 17 nachfolgend kann das vorliegende Restgas 13 bspw. auch einem Wassergasschiftreaktor 18 zugefügt werden. Zusätzlich kann Wasserdampf 19 der bspw. bei der technischen Trocknung 2 erzeugt wurde, in den Wassergasschiftreaktor 18 eingeleitet werden, um hier die Wasserstoffausbeute zu verbessern.
  • Auch ist es möglich, weitere Niedertemperaturtrennungsmethoden 20 zur Erzeugung von Wasserstoff beim Restgas anzuwenden, um noch vorhandene Wasserstoffanteile im Restgas zu separieren.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 2438264 [0003]

Claims (12)

  1. Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff (14) mit den Schritten: – Bereitstellen eines insbesondere aus Biomasse (1) erzeugten Gasgemisches, das Wasserdampf enthält; – Erhitzen des Gasgemisches in einer Brennkammer (7) auf mindestens 1.000°C, insbesondere mindestens 1.500 °C, wobei aus dem Wasserdampf Wasserstoff erzeugt wird; – Einleiten des erhitzten Gasgemisches (11) in eine Vorrichtung zur Massentrennung; – Separieren des Wasserstoffes (14) aus dem erhitzten Gasgemisch (11) mittels der Massentrennvorrichtung; – Ableiten des separierten Wasserstoffs (14) aus der Vorrichtung zur Massentrennung.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Massentrennvorrichtung als Hochtemperatur-Gaszyklon (12) ausgebildet ist und zum Separieren des Wasserstoffes (14) das erhitzte Gasgemisch (11) durch einen Hochtemperatur-Gaszyklon (12) geleitet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömgeschwindigkeit des Gasgemisches im Hochtemperatur-Gaszyklon (12) durch eine Strömungsgeschwindigkeitsvorrichtung beeinflusst, insbesondere konstant gehalten oder erhöht wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstoff (14) und/oder das Restgas (13) mittels einer Saugvorrichtung (16a, 16b) angesaugt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasgemisch (11) in der Brennkammer (7) auf mindestens 1.600°C, bevorzugt mindestens 1.700°C, besonders bevorzugt mindestens 1.800°C, vorzugsweise auf mindestens 2.000°C, vorteilhaft auf mindesten 2.150°C. erhitzt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das das Gasgemisch (11) in der Brennkammer (7) auf eine Temperatur von 1.600°C bis 2.150°C, bevorzugt von 1.600°C bis 2.000°C, besonders bevorzugt von 1.600°C bis 1.800°C und vorteilhaft von 1.600°C bis 1.700°C erhitzt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Gasgemisch (11) durch einen Hochtemperatur-Gaszyklon (12) aus einem Hochtemperaturfaserverbundwerkstoff durchgeleitet wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochtemperatur-Gaszyklon (12) beim Durchströmen des erhitzten Gasgemisches (11) zumindest abschnittsweise gekühlt und/oder beheizt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasgemisch (11) mittels einer Pyrolyse (3) der Biomasse (1) erzeugt wird, wobei die Biomasse (1) vor der Pyrolyse (3) insbesondere technisch getrocknet (2) wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Wasserdampf (9), insbesondere bei der technischen Trocknung (2) erzeugter Wasserdampf (9) in die Brennkammer (7) eingeleitet wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Restgas (13) und/oder das Pyrolysegas (4) teilweise zur Energiegewinnung bei der Pyrolyse (3) oder Trocknung (2) verwendet wird.
  12. Vorrichtung zum Erzeugen von Wasserstoff mit – einer Gaserzeugungseinheit zum Erzeugen eines Gasgemisches (11) aus Biomasse (1), – einer Erhitzungseinheit zum Aufheizen des Gasgemisches (11) auf mindestens 1.000°C, insbesondere auf 1.500°C und – eine zum Separieren von im aufgeheizten Gasgemisch (11) enthaltenden Wasserstoff ausgebildet Massentrennungsvorrichtung.
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