AiF-FV-Nummer 16199 N

Erhöhung der Lebensdauer von Brennstoffzellensystemen durch Ammoniak-Entfernung

Status & Laufzeit

Abgeschlossen: 01.09.2009 bis 29.02.2012

Forschungsstellen

Zusammenfassung

Im Rahmen des Vorhabens wurde die Ammoniakproblematik hinsichtlich Entstehung und Wirkung im Gasprozessor von Brennstoffzellen- heizgeräten (BZH) bei der Dampfreformierung stickstoffhaltiger Erdgase untersucht und dabei grundlegende Erkenntnisse zur NH3-Bildung gewonnen. Es wurden prozesstechnische Simulationen zur Ammoniakbildung im Reformersystem bei der Reformierung stickstoffhaltiger Erdgase durchgeführt und mit experimentell gewonnenen Ergebnissen verglichen. So wurden in Laborversuchen Randbedingungen für die Ammoniak-Synthese in Reformersystemen in Abhängigkeit der Parameter N2-Konzentration im Erdgas, Temperatur, verwendete Katalysatoren und Raumgeschwindigkeit (Lastabhängigkeit) aufgezeigt. Ferner wurde auch die Wirkung von Ammoniak auf die einzelnen Katalysatoren eines Dampfreformers untersucht. Zielstellung des Projekts war es ein einfaches, in BZH integrierbares Reinigungsmodul zu entwickeln, welches Ammoniakspuren aus dem Produktgas von Reformierungsprozessen entfernt. Aufgrund der stark hydrophilen Eigenschaft von Ammoniak sollten Verfahren zur Lösung und Abscheiden von Ammoniak in flüssigem Wasser untersucht werden. Dazu wurden unterschiedliche Konzepte technisch realisiert und im Laborversuch auf ihre Tauglichkeit hin untersucht und bewertet. Hier wurden Grenzen der Umsetzbarkeit der Ammoniakentfernung durch Lösen und Abscheiden in flüssigem Wasser aufgezeigt und Möglichkeiten zur Realisierung einer vollständigen Ammoniakentfernung erarbeitet. Mit Hilfe der erzielten Ergebnisse wurde ein optimiertes Labormuster eines Reinigungsmoduls entwickelt, das zum einen eine möglichst vollständige Ammoniak-Reinigung erzielt und zum anderen auch die Produktgaskonditionierung hinsichtlich Temperatur und Feuchte für den Brennstoffzelleneinsatz ermöglicht. Das Reinigungsmodul wurde schließlich auf einem dafür modifizierten Teststand mitsamt den dazu benötigten Peripheriekomponenten vermessen. Abschließend wurden die erzielten Ergebnisse zusammengefasst, noch offene Problemstellungen diskutiert und ein Ausblick auf zukünftige Weiterentwicklungen von Reinigungsmodulen für ammoniakbelastete, feuchte Reformatgase gegeben. Das Ziel des Vorhabens wurde erreicht.

Förderhinweis

Das Forschungsvorhaben der Forschungsvereinigung Umwelttechnik wird / wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Dokumente