DE2365120C3 - Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff durch Aufspalten von Wasser - Google Patents

Description

toff und Sauerstoff beschrieben. Nachteilig bei die-^S m bekannten Verfahren ist jedoch, daß die erste Verfahrensstufe, in der CaBr₂ mit Wasser zur Reakebracht wird, nur mit geringer Ausbeute abläuft d zugleich in der dritten Verfahrensstufe HgBr₂ mit 5 Ta(OH)₁ in wäßriger Lösung nur langsam reagiert. Will man daher mit diesem bekannten Verfahren eigenügend hohen Umsatz erzielen, so ist ein großer Reaktionsbehälter erforderlich, was mit einem hohen Kaoitalaufwand verbunden ist. Der Aufwand wird ι och dadurch erhöht, daß der in dem beschriebenen V rfahren zu verwendende Bromwasserstoff hoch-Wnrrosiv _{ist un}d daher korrosionsbeständige Einchlußmaterialien zum Bau des Reaktionsbehälters verwendet werden müssen, und daß das zu verwen- »5 \ _de Quecksilber-Metall stark giftig ist, was einen 7usätzlicher. Aufwand bei der Abtrennung des Was- «"rstoffs und Sauerstoff erfordert. Hinzu kommt, daß Ouecksilbersalze und Bromwasserstoff bisher großtechnisch wenig angewendet worden sind und daher *° ■in hoher Entwicklungsaufwand zu erwarten ist. ^C Weiter ist aus der luxemburgischen Patentschrift 64339 ein Verfahren bekannt, nach dem in der ersten Verfahrensstufe Wasser mit Chlorgas zu HCl und Sauerstoff umgesetzt wird. Auch bei diesem bekannten Verfahren ist sehr nachteilig, daß die in der zweiten Verfahrensstufe ablaufende Reaktion nur mit gerineer Reaktionsgeschwindigkeit abläuft. Da zudem die Reaktion der dritten Verfahrensstufe bei einer Temperatur von 800° C nur mit kleiner Ausbeute. etwa 1 % durchführbar ist, erfordert auch dieses bekann'e Verfahren einen großen Reaktionsbehälter und somit einen hohen Kostenaufwand. Das in der vierten Verfahrensstufe rückgewonnene Chlorgas wird zudem mit nur geringem Druck erzeugt, so daß die Verwendung eines kostspieligen Verdichters notwendig ist. Außerdem sind Chlor und Chlorwasserstoff hochaggressive Gase, die besondere Vorkehrungen erforderlich machen.

Bei einem weiteren bekannten Verfahren, das in »fi Beehi et al, Hydrogen Production from Water Using Nuclear Heat, EUR 5059 e (Preprint), 1973«, Seite 13 beschrieben ist, ist von Nachteil, daß mit der in der ersten Verfahrensstufe ablaufenden Reaktion von FeCI, mit Wasser nur eine mäßige Ausbeute an Wasserstoff erreicht wird und daß in der zweiten Verfahrensstufe das in der ersten Verfahrensstufe gebildete Fe₁O₄ mit Chlorgas und Salzsäure nur langsam reaaiert da aus Gleichgewichtsgründen relativ niedriee Temperaturen erforderlich sind. Außerdem ist bei so diesem bekannten Verfahren nachteilig, daß das in der dritten Verfahrensstufe aus dem in der zweiten Verfahrensstute gebildeten FeCl₃ erzeugte hochkorrosive Chlorgas nur einen geringen Partialdruck aufweist, so daß auch bei diesem bekannten Verfahren eine Verdichtung notwendig ist.

Auch in einem weiteren bekannten in »R. H.Wentorl R E Hanneman. Thermochemical Hydrogen Generation. General Elektric Company Corporate Research and Development. Schenectady. N. Y. USA Report No 73 CRD 222, July 1973« beschriebenen Verfahren wird in der ersten Verfahrensstufe aus der Reaktion von FeCl₂ mit Wasser Wasscrstof. mit nur geringer Ausbeute erzeugt und die Reaktion der Verfahrensstufe 2. in der Fe₁O₄ „i.t Wasser zu

der Verfahrensstufe 2, in der Fe₁O₄ FeCI₂ und FeCl, umgesetzt wird und die Reaktion der Verfahrensstufc 4, in der Chlorgas mit Hg(OH), mr Reaktion gebracht wird, verlaufen, da sie in wäßriger Lösung ablaufen, nur langsam. Auch bei diesem bekannten Verfahren ist wegen des geringen Partialdruckes des in der dritten Verfahrensstufe gebildeten Chlorgases eine Verdichtung notwendig.

Bei keinem der bekannten Verfahren werden Umsätze von 100% erreicht. Dies führt zwar nicht zum Erliegen des Kreisprozesses, wenn, die Zahl der während der Reaktion in reduzierter oder oxidierter Form vorliegenden Atome - im Falle des zuletzt genannten bekannten Verfahrens, die Fe-Atome - gleich bleibt, und wenn auch die Höhe des Umsatzes, d. h., der Prozentsatz der an der Reaktion in der jeweiligen Reaktionsstufe beteiligten Atome dieselbe bleibt. Die Höhe des Umsatzes ist jedoch als ein Maß für die technologische Auslegung der zur Durchführung des jeweiligen Verfahrens geeigneten Vorrichtungen und Apparate von Bedeutung.

Allen bisher bekannten Verfahren, bei denen Wasserstoff durch Einsetzen von Wärmeenergie erzeugt wird, ohne daß fossile Energieträger am Prozeß beteiligt sind, ist dabei der Nachteil gemeinsam, daß sie mehr als zwei Verfahrensstufen enthalten, wodurch es bei allen diesen bekannten Ve^rfahren notwendig ist, zur Durchführung der Verfahren mehr als einen Reaktionsbehälter zu verwenden, was einen erheblichen, zusätzlichen Kostenaufwand verursacht.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff aus Wasser zu schaffen, das die Nachteile der bisher bekannten Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff vermeidet, in einem einzigen Reaktionsbehälter durchführbar ist und es ermöglicht. Wasserstoff in zwei Verfahrensstufen in großtechnischem Maßstab auf wirtschaftliche Weise zu erzeugen.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art gemäß der Erfinaung dadurch gelöst, daß ein aus einem bis 50 Volumteilen Wasserdampf und zwei Volumteilen Schwefeldioxid gebildetes Gasgemisch mit einem Oxid eines der Metalle Mangan, Eisen. Kobalt. Nickel, Zink oder Cadmium bei einer im Bereich von 200° C bis 400° C liegenden Temperatur zur Reaktion gebracht wird, das dabei freigesetzte Wasserstoff gas in an sich bekannter Weise von dem restlichen Gasgemisch abgetrennt, im Anschluß daran das gebildete Metallsulfat auf eine im Bereich von 700° C bis 1000° C liegende Temperatur erhitzt wird, worauf nach Zersetzen des Metallsulfats und Bilden von Metalloxid, Schwefeldioxid und Sauerstoffgas, das Sauerstoffgas in an sich bekannter Weise von dem Schwefeldioxidgas abgetrennt wird. Mit dem gebildeten Metalloxid wird sodann das erzeugte Schwefeldioxidgas, mit Wasserdampf gemischt, wieder zur Reaktion gebracht, womit der Kreislauf geschlossen ist.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird in vorteilhafter Weise neben Wasserstoff auch Sauerstoff erzeugt und nicht, wie dies beim bekannten ^Eisenoxid-Wasserdampf-Prozeß« der Fall ist. Kohlendioxid. Darüber hinaus sind keine fossilen Energieträger ι als Energiespender erforderlich, vielmehr sind auch andere Energielieferanten wie Kernenergieanlagen oder Anlagen zur Ausnutzung von Solarcnergie einsetzbar. Das ist bei der universellen Anwendbarkeit der Energieträger Wasserstoff und Sauerstoff von er-5 heblicher wirtschaftlicher Bedeutung. Der mit dem Verfahren gemäß der Erfindung gegenüber dem »EisenoNid-Wasserdampf-Prozeß« erzielte technische Fortschritt, besteht aber auch darin, daß die bei

der Reaktion verwendeten, sich bildenden und rückbildenden Metalloxide und Metallsulfate weder verbraucht noch erzeugt werden. Es ist daher bei dem erfindungsgemäßen Verfahren weder ein 2'.uführen noch ein Abführen der Metalle erforderlich.

Ein erheblicher Vorzug des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht außerdem darin, daß es nur aus zwei Verfahrensschritten besteht, die beide in dem gleichen Reaktionsbehälter durchführbar sind. Es ist daher schon bei Verwendung von nur zwei Reaktionsbehältern des gleichen Typs möglich. Wasserstoff kontinuierlich zu erzeugen. Dabei wird abwechselnd in dem einen Reaktionsbehälter das aus Wasserdampf und Schwefeldioxid bestehende Gasgemisch mit dem Metalloxid zur Reaktion gebracht, während zugleich in dem anderen Reaktionsbehälter das bei der Zersetzung des Metallsulfats erzeugte Gas abgezogen wird.

Wie sich gezeigt hat, ist es für eine besonders wirtschaftliche Arbeitsweise des Verfahrens zweckmäßig, daß ein aus fünf Volumteilen Wasserdampf und zwei Volumenteilen Schwefeldioxid gebildetes Gasgemisch mit einem der Metalloxide zur Reaktion gebracht wird.

Ein weiterer, erheblicher Vorteil des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht darin, daß der Kreisprozeß mit verschiedenen Metallen durchführbar ist, wobei zudem verschiedene Oxide der Metalle im ersten Verfahrensschritt verwendbar sind. Wird beispielsweise das Metall Mangan verwendet, so kann das Oxid, das mit dem Gasgemisch im ersten Verfahrensschritt zur Reaktion gebracht wird, Mn₂O₃ oder Mn₃O₄ oder MnO sein. Das Verfahren gemäß der Erfindung ist somit auf verschiedene Anwendungserfordernisse einstellbar. Dabei wird, wie sich gezeigt hat. bei Verwendung des Metalls Mangan, das Gasgemisch mit einem Oxid des Metalles Mangan zweckmäßigerweise bei einer im Bereich von 300° C bis 400° C liegenden Temperatur zur Reaktion gebracht. Werden dagegen die Metalle Kobalt oder Cadmium verwendet, so wird ein Oxid dieser Metalle mit dem Gasgemisch bevorzugt bei einer im Bereich von 250° C bis 350° C liegenden Temperatur zur Reaktion gebracht. Bei der Verwendung von Eisen, Nickel odsr Zink ist dagegen eine Reaktion des Gasgemisches mit einem Oxid dieser Metalle bei einer im Bereich von 200° C bis 300° C liegenden Temperatur zweckmäßig.

Auch bei der Zersetzung der im ersten Verfahrensschritt gebildeten Sulfate werden zweckmäßigerweise, je nachdem welches der Metalle verwendet wird, unterschiedliche Temperaturen im Reaktionsbehälter eingestellt. So wird das Sulfat des Metalls Mangan zur Zersetzung auf eine im Temperaturbereich von 900° C bis 1000° C liegende Temperatur, das Sulfat des Metalls Kobalt zur Zersetzung dagegen auf eine im Temperaturbereich von 800° C bis 900° C liegende Temperatur oder das Sulfat des Metalls Cadmium zur Zersetzung auf eine im Temperaturbereich von 900° C bis 1000° C liegende Temperatur aufgeheizt. Dagegen werden zur Zersetzung zweckmäßigerweise das Sulfat des Metalls Zink auf eine im Temperaturbereich von 900° C bis 1000° C liegende Temperatur, das Sulfat des Metalls Nickel auf eine im Temperaturbereich von 800° C bis 900° C liegende Temperatur und das Sulfat des Metalls Eisen auf eine im Temperaturbereich von 700° C bis 800° C liegende Temperatur aufheizt.

Besonders vorteilhaft ist bei der Durchführung des Verfahrensschrittes zur Zersetzung des Sulfats, daß das Sulfat des Metalls auf eine Temperatur erhitzt wird, die im oberen Teil des Temperaturbereiches liegt, in dem sich das Metallsulfat zersetzt, worauf das gebildete Metalloxid durch Reaktion mit Sauerstoff in ein dem Sauerstoffgehalt des mit dem Gasgemisch zur Reaktion gebrachten Metalloxids aufweisenden Metalloxid überführt wird. Da die Überführung des Oxids in Oxid mit einem höheren Sauerstoffgehalt mit

ίο einer strukturellen Umwandlung verbunden ist, wird zugleich bewirkt, daß das erhaltene Oxid bei der Verwendung im ersten Verfahrensschritt des Kreisprozessesschneller und vollständiger in das Sulfat umgewandelt wird.

Bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung hat sich eine Alternative als vorteilhaft erwiesen, bei der das Metalloxid in hochdispers'.-r Form mit dem Gasgemisch zur Reaktion gebracht wird, da das Metalloxid dabei eine besonders große Oberfläche besitzt, so daß die Reaktion mit großer Geschwindigkeit abläuft.

Eine weitere vorteilhafte Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht darin, daß das Metalloxid als dünne Schicht, auf einem hochporösen, festen Trägermaterial aufgebracht, mit dem Gasgemisch zur Reaktion gebracht wird. Ist dabei das Metalloxid als dünne Schicht auf einem hochporösen aus Siliziumdioxid bestehenden oder Siliziumdioxid enthaltenden Trägermateria! aufgebracht, so wird dadurch erreicht.

daß die Reaktionstemperatur der Sulfatzersetzung herabgesetzt wird.

In der Zeichnung ist ein Fließschema für ein Ausführungsbeispiel de Verfahrens gemäß der Erfindung dargestellt. Danach wird in Verfahrensstufe 1 Kobaltoxid mit einem Gemisch aus Schwefeldioxid und Wasserdampf zur Reaktion gebracht, wobei Kobaltsulfa' entsteht und Wasserstoffgas nach der Reaktionsgleichung
Co₃O₄ + 3 SO, + 2 H,O

40—3 CoSO₄ + 2 H₂ * (25()^r C)

frei wird.

Dabei wird über die in einem Reaktionsbehälter 1 enthaltene Schüttung 2 eines Trägermaterials, auf dem Kobaltoxid aufgebracht ist. ein aus Schwefeldioxid und Wasserdampf bestehendes Gasgemisch, beispielsweise bei einem Druck von 40 bar. geleitet, wobei das Kobaltoxid mit dem Gasgemisch zu Kobaltsulfat reagiert. Der bei der Reaktion erzeugte Wasserstoff wird mit dem nicht verbrauchten Gasgemisch über eine Kühl- und Trennanlage 3 geleitet, in der die bei der exotherm verlaufenden Reaktion der Verfahrensstufe 1 entstehende Wärme Q_ab abgeführt und der Wasserstoff vom Gasgemisch abgetrennt wird. Das restliche Gasgemisch wird mit dem in Verfahrensstufe 2 rückgewonnenen Schwefeldioxid und frischem Wasserdampf wieder in den Reaktionsbehälter 1 eingespeist.

In der Verfahrensstufe 2 wird das in der Verfahrensstufe 1 gebildete Kobaltsulfat zu Schwefeldioxid und Sauerstoff zersetzt, wobei die Umsetzung nach der Gleichung

3 CoSO₄-* Co₃O₄ + 3 SO₂ + O₂ (900° C)

abläuft.

Hierzu wird dem Reaktionsgefäß 1 von einer äußeren Wärmequelle 4, beispielsweise einem Kernreaktor, über die Wärmeübertragungseinrichtung 5 Wärme Q._u zugeführt und die Schüttung 2, in der sich das in der Verfahrensstufe 1 gebildete Kobaltsulfat

bclmdet. auf etwa MOO C gehalten. Das bei der endotherm verlaufenden Reaktion der Verlahrens- ^Ulfe 2 entstehende Gasgemisch aus Sauerstoflgas und Schwefeldioxidgus wird, nachdem es einen Druck von etwa 4 bar erreicht hat. /in Trennanlage 6 geleitet, «ο Sauerstoff gas und Schwefeldioxid voneinander getrennt werden. Das nickgewonnene Schwefeldioxid wird bei der in Verfahrenssiule 1 ablaufenden Reaktion wieder verwendet.

A u s f ü h r u η g s l-i e i s ρ i e I 1

In einem mit einer inneren Heizung versehenen Hochdruckautoklaven mit einem Irmenvolumen von ^ Liter wurde 1 Gramm eines grobkörnigen Gemisches aus >0',τ Co₁O₄. Kl'r SiQ, und 4(V; Al-C)₁. das aus Al(OH), frisch gefällt worden war. eingebracht. Der Autoklav wurde geschlossen, mehrfach mit Argon gespült und sodann Schwefeldioxid und Wasser in flüssiger Form über Rohrlciiungsanschlusse :n den Autoklaven eingespeist. Darauf wurde der Innenraum des Autoklaven innerhalb von etwa zwei Stunden auf 250" C aufgeheizt und diese Temperatur etwa 10 Minuten aufrechterhalten. Der Gesamtdruck im Autoklaven betrug dabei 45 bar. Danach wurde der Autoklav schnell abgekühlt. Das im Autoklaven befindliche Gas wurde abgepumpt und in dem abgepumpten Gas-Wasserstoff gaschromatographisch nachgewiesen. Von dem grobkörnigen Gemisch wurde eine Probe entnommen und diese chemisch analysiert. Die Analyse ergab, daß von dem vor der Reaktion vorhandenen Kobaltoxid etwa 2<i^rr zu Kobaltsulfat umgesetzt worden war. Dieser Verfahrensschritt wurde mit gleichem Hrgebnis mehrfach wiederholt.

im Anschluß daran wurden 10 Gramm des grobkornigen Gemisches aus Co₁O₄. CoSO₄. SiO_: und Al.O,,das dem ersten Verfahrensschritt unterworfen worden war. in ein Hochtemperaturreaktionsgefäß mit einem Innenvolumen von 0.5 Liter eingebracht und das Gefäß nach mehrfachem Spülen mit Argon evakuiert. Danach wurde das Gefäß innerhalb von etwa einer halben Stunde auf ¹JOO (' aufgeheizt, wobei sieh im Gefäß ein Gesamldruek von eiwa 4 bar einstellte. Daraufhin wurde das Gefäß abgekühlt. Das im Reaktionsgel'iiß befindliche Gas wurde darauf abgepumpt und in dem abgepumpten Gas Sauerstott casehromatographi.sch nachgewiesen. Line chemische Analyse des grobkörnigen Gemisches aus Co.O.. CoSO; und des beigemischten Trägermaterials eigab. daß das CoSO₄ in der /weiten Verfahrensstule /u (>(I' <

i" wieder /u Kobaltoxid umgesetzt worden war.

A u s I ü h r u η g s b e i s ρ i e I 2

Zur Bildung des Metalloxids in hochdispersei Form wurde von Kobalt-(11. III)-Oxid CoO₄ ausgegangen.

■" das durch Zersetzen von Kobaltsulfat gewonnen worden war. und das mit einer frischen Aluminiumhvdroxidfällung versetzt wurde. Der Al .O -Anteil betrug etwa 5¹';. Das mit Aluminiumhydroxid versetzte Kobaltoxid wurde darauf bei etwa 1000 bis 1200 C UIi-

-" ter Schutzgasatmosphäre geglüht, wobei ein grobkörniges Granulat mit großer innerer Oberfläche entstand. Das Granulat, das das Kobaltoxid in hochdisperser Form enthielt, zeigte auch bei weiterer Verwendung keinerlei Anzeichen einer Sinterung, behielt vielmehr seine Struktur bei.

A u s 1 u h r u η g s b e i s |i i e I 3

Als Trägermaterial wurde ein unter der Handelsbezeichnung 'Silica« erhältliches Material verwendet.

das zu mehr als MK% aus SiO- besteht. Die innere Oberfläche des in körniger Form mit einem mittleren Korndurchmesser von etwa 5 mm vorliegenden Materials betrug etwa 400 m^; pro Gramm. Durch Fällung aus wäßriger Lösung wurde auf das Trägermaterial eine dünne Kobaltsulfatschicht aufgebracht und durch Glühen getrocknet, wobei eine Verminderung der inneren Oberfläche auftrat. Das so gewonnene Trägermaterial zeigte in mehreren Tastversuchen gute Formbeständigkeit und zwar sowohl bei der Sulfat-Zersetzungsreaktion als auch bei der Wasserstoff-Bildungsreaktion.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff durch Aufspalten von Wasser in einem thermochemischen Kreisprozeß, wöbe. Metalloxide als Reaktionspartner beteiligt sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus einem bis 50 Volumteilen Wasserdampf und zwei Volumteilen Schwefeldioxid gebildetes Gasgemisch mit einem Oxid eines der Metalle Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Zink oder Cadmium bei einer im Temperaturbereich von 200° C bis 400° C liegenden Temperatur zur Reaktion gebracht wird, das dabei freigesetzte Wascerstoffgas in an sich '5 bekannter Weise von dem restlichen Gasgemisch abgetrennt, im Anschluß daran das gebildete Metallsulfat auf eine im Temperaturbereich von 700° C bis 1000° C liegende Temperatur erhitzt wird, worauf nach Zersetzen des Metallsulfats und Bilden von Metalloxid, Schwefeldioxidgas und Sauerstoff gas das Sauerstoffgas in an sich bekannter Weise von dem Schwefeldioxid abgetrennt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus fünf Volumteilen Wasserdampf und zwei Volumteilen Schwefeldioxid gebildetes Gasgemisch mit einem der Metalloxide zur Reaktion gebracht wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgemisch mit einem Oxid des Metalls Mangan bei einer im Bereich von 300° C bis 400° C liegenden Temperatur zur Reaktion gebracht wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgemisch mit einem Oxid der Metalle Kobalt oder Cadmium bei einer im Bereich von 250° C bis 350° C liegenden Temperatur zur Reaktion gebracht wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgemisch mit einem Oxid der Metalle Eisen oder Nickel oder Zink bei einer im Bereich von 200" C bis 300° C liegenden Temperatur zur Reaktion gebracht wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sulfat des Metalls auf eine Temperatur erhitzt wird, die im oberen Teil des Temperaturbereiches liegt.

in dem sich das Metallsulfat zersetzt, worauf das gebildete Metalloxid durch Reaktion mit Sauerstoff in ein den Sauerstoffgehalt das mit dem Gasgemisch zur Reaktion gebrachten Metalloxids aufweisendes Metalloxid überführt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Metalloxid in hochdisperser Form mit dem Gasgemisch zur Reaktion gebracht wird.

cS. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Metalloxid als dünne Schicht auf einem hochporösen festen Trägermaterial, wie Siliziumdioxid od. dgl., oder auf einem Siliziumdioxid enthaltenden Trägermaterial aufgebracht, mit dem Gasgemisch zur Reaktion gebracht wird.

65 Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff durch Aufspalten von Wasser in einem thermochemischen Kreisprozeß, wobei Metalloxide als Reaktionspartner beteiligt sind. ... .

Wasserstoff wird als Energieträger und als chemischer Grundstoff vielfach verwendet, beispielsweise als Rohstoff bei der Herstellung von Kunststoffen oder bei der Direkt-Reduktion von Eisenerz. Eine besondere Bedeutung kommt dem Wasserstoff dabei als Energieträger zu, da der Transport von Energie in an Materie gebundener Form sehr viel billiger ist, als der Transport von Energie in Form von Elektrizität. Es wird daher angestrebt, billige Energien, wie beispielsweise die in einem Kernreaktor, insbesondere einem Hochtemperatur-Reaktor, erzeugte Wärme durch Erzeugung von Wasserstoff in die an Materie gebundene Energieform umzuwandeln.

Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff sind bekannt. So ist vorgeschlagen worden, Wasserstoff durch Vergasen von fossilen Energieträgern, Erdöl oder Kohle zu erzeugen. Zwar kann hierbei die billige, in einem Kernreaktor erzeugte Wärme angewendet werden, jedoch wird bei diesen bekannten Verfahren der erzeugte Wasserstoff zum großer Teil aus den teuren En:roieträgern gewonnen, so daß in dem so erzeugten Wasserstoff die aus der Kernenergie gewonrene billige Energie nur zu einem kleinen Teil enthalten ist. Beispielsweise ist in der deutschen Patentschrift 869 047, der USA.-Patentschrift 2 635 947 sowie der britischen Patentschrift 257434 ein unter der Bezeichnung »Eisenoxid-Wasserdampf-Prozeß« bekanntes Verfahren beschrieben, dem die folgende Reaktion zugrunde liegt:

H₁O + Fe = FeO + HX)
Co + FeO = Fe + Co₂
H₂O + Co = H₂ + Co₂

Wie sich hieraus ersehen läßt, erfolgt die Reduktion der im ersten Verfahrensschritt gebildeten Eisenoxide durch Bindung des Sauerstoffs an einen Kohlenstoffträger. Als Bruttoreaktion der nacheinander ablaufenden Verfahrensschritte ergibt sich die sogenannte shift-Reaktion. Nachteilig ist bei dieser Reaktion, daß der Kohlenstoffträger verbraucht wird.

Es sind daher auch Verfahren vorgeschlagen worden, in denen die in einem Kernreaktor erzeugte Wärme ohne Verwendung anderer Energiequellen in die Energieform des Wasserstoffes umgewandelt wird. Ein derartiges Verfahren besteht beispielsweise darin. Wasserstoff durch Elektrolyse von Wasser zu erzeugen, wobei die durch einen Kernreaktor erzeugte elektrische Energie verwendet wird. Da dabei aber die durch Kernspaltung gewonnene Energie mehrfach in eine andere Energieform umgewandelt wird, ist bei diesem bekannten Verfahren die Ausnutzung der durch Kernspaltung gewonnenen Energie nicht sehr hoch und somit das Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff im großtechnischen Maßstab nicht wirtschaftlich.

Bekannt ist auch der Vorschlag, Wärmeenergie, also auch die in einem Kernreaktor erzeugte Wärme, durch Erzeugung von Wasserstoff aus Wasser in einem thermochemischen Kreisprozeß direkt und ohne Verwendung weiterer Energiequellen umzuwandein. Thermochemische Kreisprozesse zur Erzeugung von Wasserstoff und dem dabei anfallenden Sauerstoff sind bekannt. So ist in der französischen Patentschrift 2 035 558 ein Verfahren zur Erzeugung von Wasser-