DE4333504C2 - Verfahren zur O¶2¶-Rückgewinnung aus Lebenserhaltungssystemen - Google Patents

Verfahren zur O¶2¶-Rückgewinnung aus Lebenserhaltungssystemen

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sauerstoffrückgewinnung aus Lebens­ erhaltungssystemen, insbesondere für Raumfahrtanwendungen.
Für die Sauerstoffrückgewinnung bei Lebenserhaltungssystemen aus meta­ bolischem CO2, insbesondere für Raumfahrtanwendungen, sind seit länge­ rem Systeme in der Entwicklung (siehe z. B. DE 33 15 969 C2). Diese Systeme bestehen aus einer Hinter­ einanderschaltung von drei Verfahrensschritten:
  • - CO2-Konzentrierung
  • - CO2-Methanisierung (z. B. mittels Sabatier-Prozeß)
  • - H2O-Elektrolyse.
Eine Übersicht über den Ablauf dieses Verfahrens zeigt die Figur. Dem Le­ benserhaltungssystem, z. B. eine Kabine in einem Raumsegment, wird Luft und H2O entnommen. In einer CO2-Abtrennungs-/Konzentrationsstufe wird das Gemisch auf ≧ 90% CO2 aufkonzentriert. In einer nachfolgenden Metha­ nisierungsstufe wird das CO2 zusammen mit H2 in H2O und CH4 umgesetzt, z. B. nach der Reaktion
CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O.
Das H2O wird in einer Elektrolysestufe in O2 und H2 zerlegt, z. B. nach der Re­ aktion:
2H2O → 2H2 + O2.
Das aus der Elektrolyse gewonnene O2 kann nun dem Lebenserhaltungssy­ stem zurückgeführt werden. Dadurch schließt sich der O2-Kreislauf. Das aus der Elektrolyse gewonnene H2 wird in den CO2-Strom am Einfluß der Metha­ nisierungsstufe zugeführt.
Für die Methanisierung werden herkömmliche Katalysatoren, im wesentlichen Ru auf Al2O3-Träger eingesetzt, welche in einem Temperaturbereich von 250°C bis 550°C betrieben werden. Diese Verfahren haben den Nachteil, daß die CH4-Ausbeute relativ niedrig ist, da im thermodynamischen Gleichge­ wicht die maximale CH4-Ausbeute bei niedrigereren Temperaturen erreicht wird (z. B. beim Sabatier-Prozeß < 100°C).
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, die bekannten Verfahren zur O2-Rück­ gewinnung zu verbessern, so daß eine erhöhte CH4-Ausbeute bei der Metha­ nisierung erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß wird für die Methanisierungsstufe eine Niedertemperaturka­ talysator verwendet, der im Temperaturbereich zwischen 20°C und 200°C betrieben wird. Die Methanisierung kann dabei z. B. nach der Sabatier-Metho­ de durchgeführt werden.
Vorteilhaft wird ein RuOx/TiO2-Katalysator eingesetzt. Er besteht aus einer Mi­ schung aus 10 bis 90 mol% Ru und 10 bis 90 mol% RuOx, wobei x eine Zahl größer 0 und kleiner oder gleich 2 ist. Diese Mischung ist auf einem TiO2- Träger aufgebracht. Ein solcher Katalysator ist aus der US 4 847 231 be­ kannt, wo er als Photokatalysator verwendet wird. Er zeigt bereits bei Tempe­ raturen unter 100°C eine merkliche Aktivität.
Gegenüber den bekannten Verfahren weist das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere folgende Vorteile auf:
  • - Die Gleichgewichtseinstellung bei niederen Temperaturen führt zu besse­ ren CH4-Ausbeuten
  • - Geringerer Energiebedarf für die Aufheizphase
  • - Kürzere Aufheizphase und damit flexiblerer Betrieb
  • - Bessere O2-Verträglichkeit, d. h. weniger Probleme mit dem Luftanteil im CO2-Strom aus der CO2-Konzentrierungsstufe
  • - geringerer Geräteaufwand.
Das bei der Methanisierung entstehende CH4 kann pyrolisiert oder für An­ triebszwecke genutzt werden.
Als CO2-Konzentrationsstufe kann z. B. eine Gaspermeationsstufe eingesetzt werden. Für die Gaspermeationsstufe wird in einer vorteilhaften Ausführung eine Flüssigmembran verwendet. Derartige Membranen sind ein bestimmter Typus der Carrier-Membranen, die sich dadurch auszeichnen, daß in der Membranphase reaktive Gruppen, die sogenannten Carrier, vorhanden sind. Auf der Feedseite wird die zu transportierende Komponente durch chemische Reaktion an den Carrier gebunden. Der Carrier ist in der Membranphase frei beweglich, so daß der Carrierkomplex zur Permeatseite diffundiert und dort die Komponente durch Rückreaktion zu den Einzelbausteinen wieder abgibt. Man unterscheidet insbesondere zwischen zwei Arten von Flüssigkeitsmem­ branen:
Getränkte Porenmembran: die reaktive Membranflüssigkeit befindet sich in den Poren einer porösen Membran.
Sandwich-Membran: die reaktive Membranflüssigkeit befindet sich statio­ när zwischen zwei hydrophoben Membranen.
Für die CO2-Konzentrierung kann auch eine Adsorptions-/Desorptionsstufe verwendet werden. Dabei wird als Adsorbens ein festes Amin oder Aktivkohle oder hydrophober Zeolith eingesetzt, welches mit Dampf/Spülgas oder mit Vakuum regeneriert werden kann. Die Adsorption/Desorption erfolgt bevor­ zugt diskontinuierlich, wobei mindestens zwei Betten vorhanden sind (SAWD).
Zur H2O-Elektrolyse können insbesondere die folgenden Zellen eingesetzt werden:
  • - Zelle mit phosphorsaurem Elektrolyt
  • - Zelle mit protonenleitender Membran (PEM Proton-Exchange-Membrane)
  • - Zelle mit mobilem oder immobilem KOH-Elektrolyt
  • - Schmelzcarbonatzelle (MCC Molten-Carbonate-Cell)
  • - Zelle mit Festelektrolyt.

Claims (10)

1. Verfahren zur O2-Rückgewinnung aus Lebenserhaltungssystemen mit den Verfahrensschritten CO2-Konzentrierung auf ≧ 90% CO2, CO2-Methanisierung und H2O-Elektrolyse, dadurch gekennzeich­ net, daß zur CO2-Methanisierung ein Niedertemperaturkatalysator vornehmlich im Temperaturbereich zwischen 20°C und 200°C einge­ setzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Niedertemperaturkatalysator ein RuOx/TiO2-Katalysator ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die CO2-Konzentrierung eine Gaspermeationsstufe eingesetzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur CO2-Konzentrierung eine Adsorptions-/Desorptionsstufe mit festem Amin oder Aktivkohle oder hydrophober Zeolith als Adsorbens einge­ setzt wird, welches mit Dampf-/Spülgas oder Vakuum regeneriert wer­ den kann.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Gaspermeation Flüssigmembranen eingesetzt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur H2O-Elektrolyse eine Zelle mit KOH-Elektrolyt eingesetzt wird (mobiler oder immobiler Elektrolyt).
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur H2O-Elektrolyse eine Zelle mit phosphorsaurem Elektrolyt eingesetzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur H2O-Elektrolyse eine Zelle mit protonenleitender Membran (PEM- Proton-Exchange-Membrane) eingesetzt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur H2O-Elektrolyse eine Schmelzcarbonatzelle (MCC-Molten-Carbonate- Cell) eingesetzt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur H2O-Elektrolyse eine Zelle mit Festelektrolyt eingesetzt wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1056096C (zh) * 1994-02-21 2000-09-06 中国石化齐鲁石油化工公司 一种羰基硫水解催化剂及其制备方法
CA2592587A1 (en) * 2004-12-31 2006-07-06 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Integrated separation and preparation process
CN102398684B (zh) * 2010-09-15 2014-04-30 苏州大学 一种载人航天器密闭舱室二氧化碳浓度控制系统
ITRM20110007A1 (it) * 2011-01-12 2012-07-13 Andrea Capriccioli Ge.me.s.i. generazione di metano a sicurezza intrinseca

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3315969C2 (de) * 1982-04-30 1989-02-09 United Technologies Corp., Hartford, Conn., Us
US4847231A (en) * 1988-06-08 1989-07-11 Gas Research Institute Mixed ruthenium catalyst

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3315969C2 (de) * 1982-04-30 1989-02-09 United Technologies Corp., Hartford, Conn., Us
US4847231A (en) * 1988-06-08 1989-07-11 Gas Research Institute Mixed ruthenium catalyst

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