DE10210112A1 - Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff unter Verwendung eines nichtthermischen Plasmas - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff unter Verwendung eines nichtthermischen Plasmas

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Abstract

Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff, welches umfaßt, daß eine Wasserstoff enthaltende Verbindung (mit Ausnahme von Stickstoff enthaltenden Verbindungen) einer Zersetzungsreaktion durch ein nichtthermisches Plasma unterworfen wird.

Description

Stand der Technik für die Erfindung 1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff, in welchem Wasserstoff enthaltende Verbindun­ gen wie Kohlenwasserstoffe, Alkohole und Wasser effizient zersetzt werden, um Wasserstoff mit guter Ausbeute herzu­ stellen.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Wasserstoff ist ein sauberer Treibstoff, und seine Verwen­ dung als Kraftstoff für Kraftfahrzeuge und als Energie­ quelle für andere Vorrichtungen im täglichen Leben wird zur Zeit als sehr zukunftsträchtig angesehen.
In der Vergangenheit wurde viel Forschungs- und Entwick­ lungsarbeit zur Herstellung von Wasserstoff geleistet. So ist beispielsweise ein Verfahren recht bekannt, in welchem ein Kohlenwasserstoff oder Alkohol als Ausgangsstoff ver­ wendet und in Gegenwart eines Katalysators wie auf einem Träger befindlichen Nickel bei 300 bis 800°C unter einem Druck von 1 bis 30 Atmosphären (Reformingreaktion von Kohlenwasserstoffen mit Wasserdampf) zersetzt wird. Bei diesem Verfahren treten jedoch Probleme wegen der unerläßlichen Verwendung eines Katalysators und scharfer Bedingungen von hoher Temperatur und hohem Druck auf.
Weiterhin ist ein Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff bekannt, in welchem Wasser als Ausgangsstoff verwendet und durch beispielsweise Elektrolyse, Photokatalyse und Mecha­ nokatalyse zersetzt wird, um Wasserstoff herzustellen. Je­ doch wurden die Forschungen zu diesem Verfahren nur für ein geschlossenes Kreislaufsystem durchgeführt. Diese Verfahren haben einen Nachteil, da sie Reagenzien verbrauchen, um Wasserstoff mit hoher Ausbeute zu erhalten.
Wird Wasserstoff durch kontinuierlichen Abbau obengenannter Substanzen in einem Fließsystem hergestellt, trägt er si­ cher zur Lösung von Umweltproblemen bei, und es kann ange­ nommen werden, daß er zur effizienten Ausnutzung von was­ serstoffhaltigen Quellen beiträgt. Bisher ist jedoch noch kein zufriedenstellendes Verfahren zur Herstellung von Was­ serstoff auf kommerzieller Basis realisiert worden.
Zur Lösung dieser Probleme ist von den Erfindern bereits ein Verfahren zur Gewinnung von Wasserstoff vorgeschlagen worden, das den Abbau eines aliphatischen Amins durch ein nichtthermisches Plasma umfaßt (JP-A-2000-95501 ("JP-A" steht für veröffentliche ungeprüfte japanische Patentanmel­ dung) - Japanisches Patent Nr. 2,934,861).
Wird jedoch ein Ausgangsstoff verwendet, der kein aliphati­ sches Amin ist, treten folgende Probleme auf: Bei der Zer­ setzung von Wasser besteht das Problem im wesentlichen darin, daß, da sich Sauerstoffmoleküle als Nebenprodukt bilden, Wasser durch die Rückreaktion regeneriert wird. (Da bei der Rückreaktion Wasserstoff verbraucht wird, nimmt die Reaktionsausbeute ab.) Bei der Zersetzung einer Sauerstoff enthaltenden Verbindung wie Methanol kann der Fall auftre­ ten, daß durch eine Rückreaktion mit Wasserstoff die Aus­ beute der Zersetzungsreaktion verschlechtert wird, obwohl sich keine Sauerstoffmoleküle bilden können. Wird Wasser­ stoff aus einem Kohlenwasserstoff wie Methan erzeugt, wird eine Inhibierung der Reaktion aufgrund von Kohlenstoffabla­ gerungen erwartet.
Beschreibung der Erfindung 1. Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Erfindungsgemäß soll die Erfindung des obengenannten japa­ nischen Patents 2 934 861 beträchtlich weiterentwickelt und ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Wasser­ stoff mit hoher Ausbeute und hoher Selektivität bereitge­ stellt werden, in welchem eine Wasserstoff enthaltende Ver­ bindung (mit Ausnahme von Stickstoff enthaltenden Verbin­ dungen) effizient unter milden Bedingungen zersetzt wird. Deshalb liegt der Erfindung als Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren zur Herstellung von Wasserstoff aus einer Wasser­ stoff enthaltenden Verbindung (mit Ausnahme von stickstoff­ haltigen Verbindungen) durch ein nichtthermisches Plasma bereitzustellen.
Weiterhin liegt der Erfindung als Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Wasserstoff aus einer Wasserstoff enthaltenden Verbindung wahlweise in Gegenwart eines Inertgases durch ein nichtthermisches Plasma bereitzustellen.
2. Mittel zur Lösung des Problems
Als Ergebnis umfangreicher Forschungen über ein Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff durch ein nichtthermisches Plasma ist von den Erfindern festgestellt worden, daß außer einer Stickstoff enthaltenden Verbindung wie einem alipha­ tischen Amin eine stickstofffreie Verbindung, einschließ­ lich eines Kohlenwasserstoffs wie Methan, eines Alkohols wie Methanol und Wasser, sich kontinuierlich in einem nichtthermischen Plasma zersetzen läßt, um Wasserstoff stabil mit hoher Selektivität und hoher Ausbeute herzustellen. Die Erfindung ist auf der Grundlage dieser Feststellungen vollendet worden.
Zusammenfassung der Erfindung
Entsprechend einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff bereitge­ stellt, in welchem eine Wasserstoff enthaltende Verbindung (ausschließlich einer Stickstoff enthaltenden Verbindung) durch ein nichtthermisches Plasma zersetzt wird.
Entsprechend einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungs­ form wird dieses Verfahren bereitgestellt, in welchem die Wasserstoff enthaltende Verbindung mindestens eine Verbin­ dung ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Koh­ lenwasserstoffen, Alkoholen und Wasser besteht.
Entsprechend einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform wird dieses Verfahren bereitgestellt, wobei die Zersetzungsreaktion in einem Inertgas durchgeführt wird.
In noch einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform wird dieses Verfahren bereitgestellt, wobei die Zerset­ zungsreaktion kontinuierlich durchgeführt wird.
Diese und weitere erfindungsgemäße Aufgaben, Merkmale und Vorteile werden anhand der folgenden Beschreibung unter Be­ zugnahme auf die im Anhang befindlichen Figuren näher er­ läutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt ein Flußdiagramm, in welchem ein typisches kontinuierliches Verfahren zur Durchführung der Erfin­ dung dargestellt ist,
Fig. 2 ein Diagramm, in welchem der Einfluß der Durch­ flußgeschwindigkeit eines Gases auf die Ausbeute von Wasserstoff aus Wasser in bezug auf die spezifische Energiedichte (SED; verbrauchte Leistung (kW)/Gasdurch­ flußgeschwindigkeit (L/s)) in Beispiel 1 dargestellt ist,
Fig. 3 ein Diagramm, in welchem der Einfluß der Durch­ flußgeschwindigkeit eines Gases auf die Ausbeute von Wasserstoff aus Methan in bezug auf die SED in Beispiel 2 dargestellt ist, und
Fig. 4 ein Diagramm, in welchem der Einfluß der Durch­ flußgeschwindigkeit eines Gases auf die Ausbeute von Wasserstoff aus Methanol in bezug auf die SED in Bei­ spiel 3 dargestellt ist.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung 1. Art und Weise der Durchführung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird eine Wasserstoff enthaltende Verbin­ dung (mit Ausnahme von Stickstoff enthaltenden Verbindun­ gen) als Ausgangsstoff für die Herstellung von Wasserstoff verwendet. Beispiele für die Wasserstoff enthaltende Ver­ bindung umfassen organische Verbindungen wie Kohlenwasser­ stoffe, Alkohole, Aldehyde, Ether und Ester und anorgani­ sche Verbindungen wie Wasser, Schwefelwasserstoff und Hy­ dride. Diese Verbindungen können einzeln oder als Gemisch aus mindestens zwei verwendet werden.
Solange sie flüchtig sind, können beliebige Kohlenwasser­ stoffe verwendet werden. Als solche Kohlenwasserstoffe sind gesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffe und ungesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffe zu nennen. Dabei sind die gesättigten aliphatischen Kohlenwasserstoffe vorzugsweise solche mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen und besonders bevor­ zugt solche mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen. Beispiele für die gesättigten aliphatischen Kohlenwasserstoffe umfassen Methan, Ethan, Propan und 2,2-Dimethylpropan, das einen hö­ heren Wasserstoffgehalt pro Molekül hat und somit effizien­ ter ist. Die ungesättigten aliphatischen Kohlenwasserstoffe sind vorzugsweise solche mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen und besonders bevorzugt solche mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen. Beispiele für die ungesättigten aliphatischen Kohlenwasser­ stoffe umfassen Ethylen, Propylen, Butylene und Butadien. Die erfindungsgemäß vorzugsweise verwendeten Kohlenwasser­ stoffe sind Methan, Ethan und Propan.
Als Alkohole sind gesättigte Alkohole und ungesättigte Al­ kohole zu nennen. Die gesättigten Alkohole sind vorzugs­ weise solche mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen und besonders bevorzugt solche mit 1 bis 2 Kohlenstoffatomen. Beispiel­ haft für die gesättigten Alkohole sind Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol und Ethylenglykol. Die ungesättigten Al­ kohole sind vorzugsweise solche mit 2 bis 4 Kohlenstoffato­ men und besonders bevorzugt solche mit zwei Kohlenstoffato­ men. Für die ungesättigten Alkohole ist beispielsweise Al­ lylalkohol zu nennen. Die vorzugsweise erfindungsgemäß ver­ wendeten Alkohole sind Methanol; Ethanol, Propanol und Butanol.
Außer den zuvor genannten Kohlenwasserstoffen und Alkoholen können organische Verbindungen wie Aldehyde, Ether und Ester als organische Verbindungen eingesetzt werden. Die Aldehyde sind vorzugsweise solche mit 2 bis 4 Kohlenstoff­ atomen und besonders bevorzugt solche mit 2 bis 3 Kohlen­ stoffatomen. Die Ether sind vorzugsweise solche mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen und besonders bevorzugt solche mit 2 bis 3 Kohlenstoffatomen. Die Ester sind vorzugsweise solche mit 3 bis 5 Kohlenstoffatomen und besonders bevorzugt solche mit 3 bis 4 Kohlenstoffatomen.
Außer reinem Wasser wird Regenwasser, Leitungswasser und Abwasser, das zuvor einer Behandlung unterworfen worden ist, als Wasser eingesetzt.
Erfindungsgemäß können auch Schwefelverbindungen wie Schwe­ felwasserstoff, Silane wie SiH4 und Phosphine wie PH3 außer dem Wasser als anorganische Verbindungen eingesetzt werden.
Die obige Zersetzungsreaktion im erfindungsgemäßen Verfah­ ren wird durch ein nichtthermisches Plasma durchgeführt. Dabei bedeutet erfindungsgemäß der Terminus "nichtthermi­ sches Plasma" ein Plasma, in welchem sich Elektronen, Ionen und neutrale Moleküle nicht im thermischen Gleichgewicht befinden. Eine Vorrichtung für ein solches nichtthermisches Plasma hat den Vorteil, daß die Gastemperatur bis auf etwa Raumtemperatur gesenkt werden kann, obwohl die Elektronen­ temperatur 8000 bis 40 000°C erreicht.
Erfindungsgemäß kann eine beliebige bekannte herkömmliche nichtthermische Plasmareaktionsvorrichtung verwendet wer­ den, für welche keine besonderen Beschränkungen existieren. Eine solche nichtthermische Plasmavorrichtung umfaßt beispielsweise eine gepulste Corona-, Glimmentladungs- und Festbettvorrichtung.
Eine mit einer ferroelektrischen Substanz gepackte nicht­ thermische Plasma-Festbettvorrichtung, worin die Elektro­ nentemperatur im Reaktor bei einer besonders hohen Tempe­ ratur gehalten werden kann, ist erfindungsgemäß wirkungs­ voll. Die Elektronentemperatur liegt vorzugsweise im Be­ reich von 30 000 bis 40 000°C. Die Dielektrizitätskon­ stante der ferroelektrischen Substanz kann je nach den Er­ fordernissen ausgewählt werden, wobei sie aber üblicher­ weise 1000 bis 15 000 und vorzugsweise 3000 bis 10 000 bei Raumtemperatur beträgt. Die Ladespannung beträgt übli­ cherweise 3,0 bis 10,0 kV und vorzugsweise 5,0 bis 8,0 kV, da durch eine übermäßig hohe Spannung die Leitfähigkeit im Reaktor höher wird, sodaß ein sogenanntes Durchbruchsphäno­ men auftritt, das es unmöglich macht, die Mikroentladung im Reaktor zu starten.
Die Zersetzungsreaktion des erfindungsgemäßen Verfahrens kann im allgemeinen innerhalb eines Temperaturbereichs von Raumtemperatur bis etwa 200°C und vorzugsweise innerhalb eines Temperaturbereichs von Raumtemperatur bis etwa 100°C durchgeführt werden, wodurch die Konzentration der Zerset­ zungssubstanz in Abhängigkeit von ihrem Dampfdruck einge­ stellt werden kann. Wird die Reaktion bei etwa Raumtempera­ tur durchgeführt, steigt die Temperatur während der Zerset­ zungsreaktion üblicherweise um etwa 1 bis 2°C.
Erfindungsgemäß kann der obengenannte Ausgangsstoff direkt in eine nichtthermische Plasmareaktionsvorrichtung gefüllt werden, um die Zersetzungsreaktion durchzuführen, wobei die Verwendung eines Inertgases (beispielsweise Stickstoff- und Argongas) als Trägergas während der Reaktion bevorzugt ist.
Wird ein Trägergas verwendet, ist es bevorzugt, daß die Sauerstoffkonzentration dieses Gases auf 1% oder darunter gesenkt wird. Übersteigt die Sauerstoffkonzentration des Trägergases 1%, kann der durch die Zersetzungsreaktion gebildete Wasserstoff zu Wasser umgewandelt werden, wodurch die Ausbeute an gasförmigem Wasserstoff sinkt.
Zur Durchführung der erfindungsgemäßen Zersetzungsreaktion wird der zu behandelnde obengenannte Ausgangsstoff vorzugs­ weise zuvor mit dem Trägergas vermischt, um ein Reak­ tionsgas zu bilden, das anschließend in den nichtthermi­ schen Plasmareaktor geleitet wird.
Die Wasserstoffausbeute wird beträchtlich von der Konzen­ tration des Reaktionsgases und der Durchflußgeschwindigkeit dieses Gases beeinflußt. Um die pro Zeiteinheit gebildete Wasserstoffmenge zu optimieren, ist es erwünscht, die Kon­ zentration der zu behandelnden Substanz und die Durchfluß­ geschwindigkeit des Gases zu erhöhen. Üblicherweise wird die Ausgangsverbindung mit dem Trägergas derart vermischt, daß die Konzentration mindestens 0,5% und vorzugsweise mindestens 2 bis 3% werden kann. Für den Reaktionsdruck existieren keine besonderen Beschränkungen, wobei jedoch ein niedriger Druck von bis zu etwa einigen Atmosphären bevorzugt und der Atmosphärendruck (Druck von 1 atm) besonders bevorzugt ist.
Erfindungsgemäß ist die Verwendung eines Katalysators nicht unerläßlich. Erforderlichenfalls kann jedoch ein Katalysa­ tor verwendet werden. Beispiele für verwendbare Katalysato­ ren umfassen ein Edelmetall wie Gold und Platin und ein Me­ talloxid wie Siliciumdioxid, Aluminiumoxid und Silicoalumi­ niumoxid.
Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, daß eine Substanz, die in der Lage ist, Sauerstoff zu entfernen, der als Nebenprodukt durch die Zersetzungsreaktion gebildet wird, wie ein Des­ oxidationsmittel, beispielsweise Aluminiumoxid, dem Reakti­ onssystem zuvor zugesetzt wird.
Die erfindungsgemäße Reaktion zur Herstellung von Wasser­ stoff durch ein nichtthermisches Plasma kann diskontinuier­ lich oder kontinuierlich durchgeführt werden. Erfindungsge­ mäß ist jedoch ein kontinuierliches Verfahren bevorzugt, da erfindungsgemäß, wenn das Reaktionsgas kontinuierlich in den Reaktor geleitet wird, die Zersetzungsreaktion durch das nichtthermische Plasma stabil durchgeführt werden kann, und die Wasserstoffausbeute nicht sehr abnimmt.
Fig. 1 zeigt ein Flußdiagramm, das ein typisches erfin­ dungsgemäßes kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff durch ein nichtthermisches Plasma veranschau­ licht. In Fig. 1 ist das Ausgangsgas 1, das Trägergas 2, ein Regelsystem für die Gasdurchflußgeschwindigkeit 3, ein Verdampfungssystem für das Ausgangsgas 4, eine nichtthermi­ sche Plasmavorrichtung zur Erzeugung von Wasserstoff 5, ein Analysensystem 6 und eine Einrichtung zur Abtrennung und Gewinnung von Wasserstoff 7 zu sehen.
Anschließend wird das erfindungsgemäße Verwendung unter Verwendung der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung erläutert.
Das Ausgangsgas 1 wird vorzugsweise mit einem Trägergas 2 vermischt und das Gasgemisch in ein Regelsystem 3 für die Gasdurchflußgeschwindigkeit durch beispielsweise ein (nicht gezeigtes) Absperrventil oder ein Durchflußregelungsventil geleitet. Das aus dem Ausgangsgas und dem Trägergas bestehende Gasgemisch wird anschließend in die nichtthermische Plasmavorrichtung 5 zur Erzeugung von Wasserstoff geleitet, worin die Zersetzungsreaktion zur Herstellung eines wasserstoffhaltigen Gases durchgeführt wird. Das wasserstoffhaltige resultierende Gas wird durch das Analysesystem 6 wie einen Gaschromatographen analy­ siert, worin die Gaszusammensetzung des umgesetzten Gases bestimmt wird. Das so behandelte Gas wird in die Einrich­ tung 7 zur Abtrennung und Gewinnung von Wasserstoff gelei­ tet, worin der erzeugte Wasserstoff abgetrennt und gewonnen wird. Das Restgas, das kein Wasserstoff ist, wird schließ­ lich in einem (nicht gezeigten) Restgasbehandlungssystem behandelt. Das Verdampfungssystem 4 wird verwendet, wenn das Ausgangsgas eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser oder ein Alkohol, ist.
Beispiele für die erfindungsgemäß verwendete kontinuierli­ che Reaktionsvorrichtung umfassen eine gepulste Corona-, Glimmentladungs- und Festbett-Reaktionsvorrichtung. Davon ist die Festbett-Reaktionsvorrichtung bevorzugt.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Was­ serstoff durch ein nichtthermisches Plasma werden bei­ spielsweise CO und Kohlenwasserstoffe neben Wasserstoff aus den eingesetzten Kohlenwasserstoffen erhalten, während ein Spurenanteil von Kohlenwasserstoffen und CO neben Wasser­ stoff aus dem eingesetzten Alkohol erhalten wird.
Bei Verwendung einer mit einem ferroelektrischen Material gepackten nichtthermischen Festbett-Plasmavorrichtung wurde das Phänomen beobachtet, daß das Molverhältnis von gebilde­ tem H2 zu O2 mehr H2 als das stöchiometrische Verhältnis aufwies. Es wird angenommen, daß die erzeugten Sauerstoff­ atome von der Oberfläche eines ferroelektrischen Materials wie BaTiO3 migriert sind, wobei sie Gittersauerstoffatome bildeten.
Beispiele
Die Erfindung wird anschließend anhand von Beispielen näher erläutert.
Beispiele 1-3
Entsprechend dem in Fig. 1 gezeigten Flußdiagramm wurde Wasser (Beispiel 1), Methan (Beispiel 2) und Methanol (Bei­ spiel 3) durch ein nichtthermisches Plasma behandelt.
Insbesondere wurden Zersetzungsreaktionen mit Wasser (Bei­ spiel 1), Methan (Beispiel 2) oder Methanol (Beispiel 3) in einem nichtthermischen Festbett-Plasmareaktor durchgeführt, der mit Kügelchen aus ferroelektrischem Material (Abstand zwischen den Elektroden 1,54 cm) gefüllt war, das Barium­ titanat (BaTiO3) mit einem Teilchendurchmesser von 1 mm und einer Dielektrizitätskonstante bei Raumtemperatur von 5000 war.
An die Elektroden wurde eine 50-Hz-Wechselspannung angelegt und der verbrauchte elektrische Strom auf der Primärseite mit einem digitalen Strommesser gemessen. SED wurde dann als Verhältnis des verbrauchten elektrischen Stroms zur Durchflußgeschwindigkeit des Gases berechnet. Als Trägergas wurde trockener gasförmiger Stickstoff verwendet. Bei der Reaktion mit Wasser oder Methanol wurde das Reaktionsgas durch azeotrope Verdampfung von destilliertem Wasser oder Methanol, das sich in einer kleinen Waschflasche befand, hergestellt. Die Konzentration des Wassers wurde mit Hilfe eines Taupunkthygrometers eingestellt. Es wurde ein Reaktionsgas mit 1% Wasser, Methan oder Methanol eingesetzt. Die Durchflußgeschwindigkeit des Gases wurde in einem Bereich von 0,05 l/min (Verweilzeit des Gases 89 Sekunden) bis 1,0 Liter/min (4,4 Sekunden) variiert.
Der Nachweis von Nebenprodukten mit relativ hohem Moleku­ largewicht wurde mit GC-MS (Shimazu GC-MS QP 5050A) durch­ geführt, der mit einer Kapillarsäule (DB-1) versehen war. Die quantitative Analyse wurde mit GC (GL Science, GC-353, TC-1), der mit einem FID (Flammenionisationsdetektor) für organische Nebenprodukte mit relativ hohem Siedepunkt ver­ sehen war, während GC (Shimazu GC-9A, Porapak Q+N, Molecu­ lar Sieve 13X), der mit einem TCD (Wärmeleitfähigkeitsde­ tektor) und FID für C2- oder niedrigere Kohlenwasserstoffe sowie CO und CO2 versehen war, durchgeführt. Die quantita­ tive Analyse von H2 wurde unter Verwendung eines GC (Shimazu GC-14, Porapak Q), der mit einem TCD versehen war, durchgeführt. In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Durch­ flußbehandlung veranschaulicht.
Die Fig. 2, 3 und 4 sind Diagramme, welche die Korrela­ tion zwischen Wasserstoffausbeute und SED zeigen, die beob­ achtet wurde, wenn Wasser, Methan bzw. Methanol zersetzt wurde. Bei den Zersetzungsreaktionen dieser Verbindungen war die Wasserstoffausbeute höher, wenn der SED-Wert höher war. Die maximale Wasserstoffausbeute hing von der chemi­ schen Struktur der zu zersetzenden Substanz ab, wobei die Werte für Wasser, Methan und Methanol 29%, 48% bzw. 88% betrugen. Es ist festzustellen, daß mit denselben SED-Wer­ ten die Wasserstoffausbeute höher wird, wenn die Durchfluß­ geschwindigkeit des Gases höher wird. Dies ist darauf zu­ rückzuführen, daß bei länger werdender Verweilzeit des Gases eine Rückreaktion des gebildeten Sauerstoffs und Wasserstoffs nicht zu vernachlässigen ist. Wenn die SED- Werte gleich waren, war die Wasserstoffausbeute bei Methanol im Vergleich von Wasser mit Methanol höher. Dies wahrscheinlich deshalb, da Methanol leichter als Wasser zu zersetzen ist und sich kein gasförmiger Sauerstoff als Nebenprodukt bildet.
Bei der Herstellung von Wasserstoff aus Wasser wurde bei­ spielsweise die Wasserstoffausbeute bei nicht weniger als 18,5 bis 20,4% über aufeinanderfolgende 10 Stunden unter den Bedingungen einer angelegten elektrischen Spannung von 7,6 bis 8,0 kV gehalten, während der verbrauchte elektrische Strom auf der Primärseite 24,3 bis 25,0 W betrugt. Diese Tatsachen zeigen, daß das erfindungsgemäße Verfahren kontinuierlich über einen langen Zeitraum stabil läuft.
Wirkung der Erfindung
Erfindungsgemäß können Wasserstoff enthaltende Verbindungen (mit Ausnahme von Stickstoff enthaltenden Verbindungen) wie Kohlenwasserstoffe, Alkohole und Wasser, die eine niedrige chemische Aktivität besitzen, effizient unter milden Bedin­ gungen zersetzt werden, wobei sich Wasserstoff mit hoher Selektivität und hoher Ausbeute bildet.
Es ist selbstverständlich, daß die vorstehenden repräsenta­ tiven Beispiele innerhalb des Erfindungsumfangs, sowohl was die Reaktanten als auch die Reaktionsbedingungen betrifft, vom Fachmann variiert werden können, wobei im wesentlichen dieselben Ergebnisse erhalten werden.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff, welches um­ faßt, daß eine Wasserstoff enthaltende Verbindung (mit Ausnahme von Stickstoff enthaltenden Verbindungen) ei­ ner Zersetzungsreaktion durch ein nichtthermisches Plasma unterworfen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Wasserstoff ent­ haltende Verbindung mindestens eine Verbindung ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Kohlenwas­ serstoff, einem Alkohol und Wasser besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Wasserstoff ent­ haltende Verbindung eine organische Verbindung ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Kohlenwas­ serstoffen, Alkoholen, Aldehyden, Ethern und Estern besteht, oder eine anorganische Verbindung ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Wasser, Schwe­ felwasserstoff und Hydriden besteht.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Zerset­ zungsreaktion in einer Inertgasatmosphäre durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, wobei die Zer­ setzungsreaktion kontinuierlich durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wo­ bei die Zersetzungsreaktion in einem Temperaturbereich von Raumtemperatur bis 200°C durchgeführt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wo­ bei die Zersetzungsreaktion in einem Bereich der Elek­ tronentemperatur von 30 000 bis 40 000°C durchgeführt wird.
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