DE279726C

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Publication number: DE279726C
Application number: DENDAT279726D
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KAISERLICHES

PATENTAMT.

Es ist bekannt, daß Wasserdampf, über erhitzte Metalle geleitet, sich zersetzt, indem der Sauerstoff des Wasserdampfes die Metalle oxydiert und Wasserstoff hierbei frei wird. Man kennt auch Verfahren, die nach diesem Prinzip mit Eisen praktisch Wasserstoff darstellen. Diese Verfahren erfordern große Mengen von Wärme und sind daher kostspielig. Gemäß vorliegendem Verfahren ist der Wärmeaufwand

ίο der denkbar geringste.

Die Metalle, die zur Oxydation durch Wasserdampf kommen, sind Kupfer und Eisen. Rückverwandelt, d. h. reduziert, werden dieselben mit Kohlenoxyd.

Bei der Rückverwandlung von Eisenoxyd in Eisenoxydul und reines Eisen mit Kohlenoxyd bildet sich Kohlensäure, und diese letztere wird wieder zu Kohlenoxyd reduziert durch das Eisenoxydul und Eisen, nach der Formel:

und

3 FeO + CO₂ = CO + Fe₃O₄
Fe+ CO₂ = CO+ FeO.

Bei der Reduktion von Kupferoxydul und ■ 25 Kupferoxyd zu reinem Kupfer mittels Kohlenoxyd tritt die Reduktion der Kohlensäure zu Kohlenoxyd wie bei Eisen nicht ein. Diese Beobachtung bildet mit den Grundgedanken des nachstehend beschriebenen neuen Verfahrens zur Wasserstoffgewinnung.

Eine oder mehrere Retorten, je nach Leistung einer Wasserstoffanlage, werden gefüllt mit fein verteiltem Eisen und Kupfer, die man durch Reduktion von Eisen- und Kupferoxyden erhält.

Die beiden Metalle werden nicht gemischt, sondern lagern hintereinander, so z. B., daß man bis zur Mitte der Retorte mit Eisen und von der Mitte aus bis zum anderen Ende mit Kupfer füllt.

Die Retorten und ihr Inhalt erhalten durch Generatorgasfeuerung eine Temperatur von etwa 800 bis 1000 °. In der Generatorgasfeuerung lagert ein Überhitzer aus feuerfestem Material, in dem Dampf auf etwa iooo⁰ überhitzt wird. Dieser überhitzte Dampf wird nun in die mit den Metallen gefüllten Retorten eingeleitet, und zwar so, daß dieser Wasserdampf zuerst das Kupfer trifft und nachher das Eisen. Wasserstoffgas entsteht hierbei und wird am Ende der Retorte abgesaugt. Wird zuerst Kupfer getroffen und dann Eisen, so kommt das Kupfer immer mit frischem Wasserdampf zusammen, und da es langsamer oxydiert wird, wird stets ein Überschuß von Wasserdampf vorhanden sein, der dann von Eisen rasch zerlegt wird. Dadurch, daß der Wasserdampf auf 1000 ° überhitzt ist, braucht die Retoftenfeuerung nicht über 800 ° hinauszugehen.

Die Wärmeverluste, die durch die Spaltung des Wasserdampfes in der Retorte auftreten, brauchen nicht durch äußere Feuerung der Retorte ersetzt werden, sondern es genügt die Wärme des auf 1000 ° überhitzten Wasserdampfes. Sind nun die beiden Metalle so

oxydiert, daß kein AVasserdampf mehr zersetzt wird, dann wird durch Öffnen von Ventilen oder Schiebern die Retorte, in der sich die oxydierten Metalle und der unzersetzte Wasserdampf befinden, durch eine Rohrleitung mit einer andern Retorte verbunden, in der sich Kohle befindet, die auf etwa 800 bis 1000° erhitzt ist. Durch einen Exhaustor oder Ventilator, der in die Rohrleitung eingebaut ist, kann man den Wasserdampf aus den Retorten mit dem Metalloxyd in die Kohlenretorte

■ drücken und das entstehende Wassergas in der Richtung vom Eisen nach dem Kupfer wieder in erstere leiten. Es muß also möglich sein, den gasförmigen Inhalt der beiden Retorten in eine kreisende Bewegung zu versetzen in der Richtung Eisen, Kupfer, Kohle.

Der unzersetzte Wasserdampf kommt in die Kohlenretorte. Es bildet sich hierbei Wassergas, bestehend aus Wasserstoff und Kohlenoxyd. Dieses Wassergas kommt in die Retorten mit den Metalloxyden, es bildet sich hierbei Kohlensäure. Der Wasserstoff wird vernachlässigt, da er im Laufe der weiteren Reaktionen verschwindet. Nachdem das Kohlenoxyd des Wassergases durch Reduktion der Metalloxyde und Oxydule in reines Metall sich in Kohlensäure verwandelt hat, kommt es wieder in die Kohlenretorte. Hierselbst verdoppelt es sich und bildet wieder Kohlenoxyd nach der Formel:

. CO₂+C = 2 CO.

Dieses doppelte Volumen Kohlenoxyd kommt nun wieder in die Metalloxydretorte, reduziert hier, verwandelt sich in Kohlensäure, kommt wieder in die Kohlenretorte und verwandelt sich in das doppelte Volumen Kohlenoxyd.

Durch die Verdoppelung des Kohlenoxyds würde allmählich- ein zu hoher Druck entstehen; bei einem gewissen Druck öffnen sich aber am Ausgang aus der Kohlenretorte Ventile oder Schieber, die das Kohlenoxyd nach der Feuerung leiten. Ein gewisser Druck in der Metalloxydretorte beschleunigt die Reduktion der Oxyde. Ist das Eisen ziemlich reduziert, dann wird es vorkommen, daß Kohlenoxyd sich wieder nach der eingangs angeführten Formel bildet; jedoch nachdem es das Eisen durchstrichen hat, kommt es an das Kupferoxyd und -oxydul und wird hier restlos in Kohlensäure übergeführt. Sind die Metalle vollständig reduziert und bildet sich keine Kohlensäure mehr, wird wieder Wasserdampf eingeblasen, und es wird wieder Wasserstoff produziert. Die Retorten brauchen nicht entlüftet, d. h. ausgespült zu werden, damit das Kohlenoxyd nicht in den Wasserstoff kommt, sondern man kann das Kohlenoxyd ruhig darin lassen; das Volumen ist gegen die Menge des entstehenden Wasserstoffes derartig verschwindend, daß im allgemeinen weder am Auftrieb noch an der Kalorienzahl des erzeugten Wasserstoffgases sich etwas wesentlich ändert.

Die Kohle der Kohlenretorte muß von Zeit zu Zeit ersetzt werden, da dieselbe von der hindurchstreichenden Kohlensäure verzehrt wird, die dabei durch Aufnahme von Kohle beim Austritt jeweils das doppelte Volumen Kohlenoxyd bildet.

Claims

Patent-An Sprüche:

1. Verfahren zur Wasserstoffgewinnung aus Wasserdampf und Metallen in der Hitze, dadurch gekennzeichnet, daß reiner Wasserdampf ohne Beimengung von Luft auf etwa 1000 ° überhitzt und über oder durch Kupfer und Eisen, die in einer Retorte auf etwa 800 ° erhitzt worden sind, in der Weise geleitet wird, daß der W-asser-. dampf zuerst auf das Kupfer und dann auf das Eisen auf trifft.

2. Regenerierung der bei dem Verfahren gemäß Anspruch 1 erhaltenen Metalloxyde durch Reduktion, dadurch gekennzeichnet, daß der unzersetzte Wasserdampf, der nach der Oxydation der Metalle noch in den Retorten ist, zur Bildung von Wassergas in einer auf etwa 800 ° erhitzten, mit Kohle gefüllten Retorte benutzt und das gebildete Wassergas zuerst über das Eisenoxyd und dann über das Kupferoxyd geleitet wird, worauf die dabei entstehende. Kohlensäure wieder in die auf 800 ° erhitzte, mit Kohle gefüllte Retorte geleitet wird, wodurch jeweils das doppelte Volumen Kohlenoxyd entsteht, welches wieder in der oben genannten Reihenfolge mit den Metalloxyden in den Retorten in Berührung gebracht

. wird.