AiF-FV-Nummer 23184

Kombinierte H2-Abtrennung und H2-Verdichtung mit Metallhydriden im Druckbereich bis 20 bar


Status & Laufzeit

Ausstehend

Forschungsstellen

  • Institut für Umwelt & Energie, Technik & Analytik e. V.
    Bliersheimer Str. 58 - 60, 47229 Duisburg
    http://www.iuta.de

  • Max-Planck-Institut für Kohlenforschung (MPI)
    Kaiser-Wilhelm-Platz 1, 45470 Mülheim a.d. Ruhr
    http://www.mpi-muelheim.mpg.de

Zusammenfassung

Wasserstoff ist ein wichtiger Rohstoff und soll zukünftig als Energieträger für regenerative Energien eine weitere bedeutende Rolle erlangen. In der Halbleiterindustrie und bei der Herstellung von Photovoltaik-Modulen wird H2 in großem Umfang als Trägergas für Abscheidungsprozesse benötigt, u. a. in Epitaxie-Anlagen und bei der Wafer-Herstellung. Der dabei durch Inertgas verdünnte Wasserstoff wird nach seiner Nutzung und der Entfernung giftiger und umweltgefährdender Bestandteile bisher üblicherweise verbrannt oder verdünnt in die Atmosphäre abgeblasen Es werden daher Ansätze benötigt, wie dieser Abfall-Wasserstoff genutzt werden kann. Hier steht die Nutzung durch Wandlung in einem Gasmotor mit Generator oder in einer Brennstoffzelle zu elektrischer und thermischer Energie und die Wiederverwertung nach elektrochemischer Kompression (EHC) im Fokus jüngster ökonomischer Analysen. In dem vorliegenden Vorhaben wird ein weiterer Ansatz zur Wiederverwertung des Abfall-Wasserstoffs verfolgt: Es soll ein System entwickelt werden, mit dem der Wasserstoff abgetrennt und gleichzeitig auf eine höhere Druckstufe (z. B. 10 bar) verdichtet wird. Der verdichtete Wasserstoff wird eine sehr hohe Reinheit aufweisen (99,9999%). Das System basiert auf der reversiblen chemischen Reaktion einer geeigneten Metalllegierung mit H2 zu Metallhydriden. In dem Vorhaben wird ein Metallhydrid ausgewählt, ggfs. modifiziert und auf seine Eignung experimentell untersucht. Es wird ein Durchströmreaktor entwickelt, mit dem die H2-Abtrennung und H2-Verdichtung durch dieses Metallhydrid realisiert werden kann. Nach Untersuchungen mit zunächst einem Reaktor wird ein System aus zwei Reaktoren aufgebaut und betrieben, in welchem abwechselnd ein Reaktor H2 abtrennt, während der zweite Reaktor H2 verdichtet, um so einen kontinuierlichen Betrieb zu ermöglichen. KMU-geprägte Apparatebauer (Reaktorbau, Wärmeübertragerbau, MSR-Technik, H2-Versorgungstechnik) werden von den Ergebnissen profitieren.