DE2323291A1 - Verfahren zur erzeugung von wasserstoff - Google Patents

Verfahren zur erzeugung von wasserstoff

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Karl-Friedrich Prof Dr Knoche
Johannes Dipl Ing Schubert
Rudolf Prof Dr Rer Na Schulten
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KNOCHE KARL FRIEDRICH PORF DR
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Description

  • Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff Es ist bekannt, daß sich Wasser ausschließlich unter Verwendung von Prozeßwärme in seine Komponenten Wasserstoff und Sauerstoff zerlegen läßt /1/. Allerdings ist dies nur in sogenannten Mehrstufenverfahren möglich, bei denen die erforderlichen chemischen Umsetzungen in aufeinanderfolgenden Prozeßstufen durchgefeihrt werden.
  • Bei den bisher bekannt gewordenen Verfahrensvorschlägen (neueste, recht urnfassend. Darstellung in /1/) sind aber durchweg Trennverfahren notwendig, in denen die in den Zwischenschritten anfallenden chemischen Verbindungen getrennt werden müssen, ehe sie dem nächsten Teilprozeß zugeleitet werden können. Solche Trennvorgänge sind - insbesondere bei der Verwendung chemisch aggressiver gasförmiger Komponenten (Chlor, Brom, Schwefeldioxid) - technologisch schwer durchzufiihren und aufwendig.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur thermischen Wasserzersetzung zu schaffen, welches ohne zusätzliche Trennverfahren für gasfönnige aggressive Stoffe auskommt.
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch folgenden Verfahrensablauf: Wasserdampf wird zunächst in einem Reaktor A (Bild 1) mit feinverteiltem Metalloxid (z.B. Eisen(ll)-oxid) in Kontakt gebraucht, welches in der Lage sein muß, mit Wasserdampf zu einem höherwertigen Oxid sich umzusetzen, z.B. bei Eisen(ll)-oxid nach der Gleichung anschließend wird das gebildete Metalloxid durch einen chemischen Reaktor B.
  • (Bild 1) geleitet, in dem der im Metalloxid gebundene Sauerstoff durch andere Oxidatoren (z.B. Chlor, Brom, Schwefeltrioxid) verdrängt wird, z.B fur Eisen nach der Reaktion: wobei Metallverbindungen (im Beispiel FeCl3) entstehen, die in einem anderen Teil des Reaktors in eine niedrigerwertige Verbindung (im Beispiel FeCl2) umgewandelt werden, z.B.
  • welche zum Zwecke der Wasserstofferzeugung anschließend mit Wasser zum 2-wertigen Oxid (FeO) zurUckgebildet wird, z.B. für Eisen nach der Reaktionsgleichung durch diese Art der Prozeßführung wird erreicht, daß dem Rektor nur Produkte zu- bzw. aus ihm abgeführt werden müssen, die wenig Korrosionsprobleme bieten (im Beispiel Fe304,FeO,Hç, H20, 0,), und alle stark korrodierenden Materialien (Cl2, HCl,...) im Reaktor im Kreislauf geführt werden.
  • Die dem Verfahren zugrundeliegenden Einzelreaktionen sind für Eisen und Chlor (Gleichung 1) bis 4)) alle bekannt und experimentell hinreichend untersucht /2/.
  • Avch über ganz analoge Umsetzungen zum Beispiel mit Brom bzw. Schwefeltrioxid anstelle von Clor oder anderen Metallen anstelle von Eisen gibt es genügend Untersuchungen.
  • Diesem bekannten Stond der Technik gegenuber wird jedoch durch das Verfahren gemäß der Erfindung erreicht, daß Wasserstoff in einer für industrielle Zwecke hinreichenden Menge gewonnen wird und zwar in einem Prozeß, der keine aufwendigen Trennverfahren benötigt und daher technologisch besonders gunstig arbeitet. Die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens gemaß der Erfindung erweist sich insbesondere dann, wenn die zur Durchführung der angegebenen Reaktionen zu übertrcenve Warme aus einem Hochtemperatur-Kernreaktor stammt.
  • Als vorteilhaft hat es sich auch erwiesen, das Verfahren gemäß der Erfindung so durchzufUhren, daß die Reaktionen in stufenweise angeordneten Fließbetten durchgefuhrt werden und zwar so, daß die in einem Fließbett durch die Reaktionen gebildeten Gase nach Abscheiden kondensierbarer Verbindungen dem nächsten Fließbett zugeführt werden, wobei nach Durchlaufen mehrerer Stufen die gebildeten Gase nur noch geringfügige Mengen korrosiver Bestandteile enthalten.
  • Selbstverstandlich ist es stattdessen auch möglich, die Reaktionen des Verfahrens gemtiß der Erfindung in der Weise durchzufUhren, daß sie in aufeinanderfolgenden Zonen eines Schachtofens ablaufen.

Claims (4)

  1. Patentanserüche
    Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Reaktor (Bild 1) Wasserdampf mit einem Metalloxid reciert, welches bei Reaktion mit Wasser bzw. Wasserdampf ein höherwertiges Oxid bildet, wobei dieses in einem zweiten Reaktor mit einem anderen Oxidator als Sauerstoff zur Reaktion gebracht wird und zwar in der Weise, daß a) die entstehende Metailverbindung eine niedrigere Wertigkeit besitzt als das eingebrachte Metalloxid b) die entstehende niedrigerwertige Metailverbindung sich mit Viasserdampf zu einem niedrigerwertigen Oxid umsetzt c) die bei den Umsetzungen gebildeten korrosiven chemischen eestandteile im Reaktor lediglich im Kreislauf geführt werden und diesen nicht verlassen.
  2. 2) Verfahren nach den Ansprüchen 1), dadurch gekennzeichnet, daß die zur Durchführung der Verfahrensabläufe erforderliche Wärme aus einem Hochtemperatur- Kernreaktor stammt.
  3. 3) Verfahren nach den Ansprüchen 1) und 2), dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionen in Fließbetten ablaufen, in die die zur Reaktion erforderlichen Gase eingeführt und von denen die bei der Reaktion gebildeten Gase abgezogen werden und die außerdem von den festen Reaktanten bzw. Produkten durchsetzt werden.
  4. 4) Verfahren nach den Ansprüchen 1) und 2),dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionen in einemSchachtofen ablaufen.
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