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Dampfreformierung

Definition: die Herstellung von Synthesegas aus kohlenstoffhaltigen Brennstoffen und Wasserdampf

Englisch: steam reforming

Kategorien: Energieträger, Grundbegriffe

Autor: Dr. Rüdiger Paschotta (G+)

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 19.05.2013; letzte Änderung: 09.11.2017

Die Dampfreformierung ist ein chemisches Verfahren, bei dem ein kohlenstoffhaltiger Brennstoff mit Wasserdampf reagiert. Der Sauerstoffgehalt des Wasserdampfs führt zu einer teilweisen Oxidation des Brennstoffs, und es entsteht Wasserstoff (H2). Beispielsweise findet die folgende Reaktion statt, wenn Erdgas als Brennstoff (mit dem Hauptbestandteil Methan = CH4) eingesetzt wird:

CH4 + H2O → CO + 3 H2

Die genannte chemische Reaktion ist deutlich endotherm (ΔH = +206 kJ/mol), d. h. sie verbraucht Wärme. Sie ist nur bei erhöhter Temperatur möglich und kann sonst auch in der umgekehrten Richtung stattfinden. Häufig werden die Reaktionen durch einen Katalysator unterstützt.

Die benötigte Hochtemperaturwärme kann durch Verbrennung eines Teils des Brennstoffs geliefert oder auch von außen zugeführt werden. Denkbar ist die Verwendung konzentrierter Solarthermie, von Hochtemperatur-Kernreaktoren oder von Abwärme aus Verbrennungsmotoren. So lässt sich durch die Dampfreformierung ein Gasgemisch gewinnen, welches einen höheren Energieinhalt als der eingesetzte Brennstoff hat.

Wassergas-Shift-Reaktion

Die Ausbeute an Wasserstoff steigt weiter, wenn das Kohlenmonoxid (CO) weiter zu Kohlendioxid (CO2) oxidiert wird:

CO + H2O → CO2 + H2

Diese Reaktion wird als Wassergas-Shift-Reaktion bezeichnet und ist leicht exotherm (ΔH = −41 kJ/mol), d. h. sie setzt etwas Wärme frei.

Anwendungen der Dampfreformierung

Die Dampfreformierung wird in großem Maßstab eingesetzt, um Wasserstoff zu gewinnen – beispielsweise zur Verwendung in Erdölraffinerien. Sie ist auch mit Biomasse anwendbar, also zur Herstellung von Biowasserstoff durch Biomassevergasung geeignet. Der Wasserdampfanteil kann dabei von der Biomasse selbst stammen oder zumindest teilweise von außen zugegeben werden. Auch bei der Kohlevergasung wird diese Art von Reaktion eingesetzt.

Eine technische Anlage, die der Dampfreformierung dient, wird als Reformer oder Dampfreformer bezeichnet.

Siehe auch: Synthesegas, Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Biomassevergasung, Kohlevergasung
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