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Reaktionskinetische Untersuchung der O2-CO2-H2O-Vergasung von Biomassen zu H2 und CO

– Heterogene Reaktionskinetik zur Feststoffvergasung
– Experimente zur partiellen Oxidation (O2), Boudouard-Reaktion (CO2) und zur heterogenen Wassergas-Shift-Reaktion (H2O)
– Kinetische Auswertung nach Potenzansatz und LH-Ansatz
– Auswertung der Ergebnisse

Angesichts der klimabedingten Ressourcen- und Energiewende sowie der hohen Importabhängigkeit fossiler Rohstoffe, ist die Erschließung neuer und bisher ungenutzter, einheimischer Rohstoffe von größter Bedeutung. Eine vielversprechende Möglichkeit liegt in der Flugstromvergasung zur Umwandlung biogener Reststoffe zu hochqualitativem Synthesegas (H2 & CO), welches anschließend in IGCC-Kraftwerken verstromt oder in katalytischen Synthesen beispielsweise zu Methanol, FT-Produkten oder Chemikalien aus Biomassen umgewandelt werden kann. Um großtechnische Vergasungsanlagen modellieren und kommerziell realisieren zu können, ist die Kenntnis der Umwandlungskinetik in Abhängigkeit der Vergasungsmittel von großer Bedeutung. Vor allem unter Flugstrombedingungen (1600 °C, 50 bar) kommt es zu starken strukturellen Veränderung Koksstruktur, welche die observierte Reaktivität bestimmen. Hierzu werden im Rahmen des VERENA-Projektes (https://www.epe.ed.tum.de/es/forschung/projekte/verena/) mit Hilfe einer Hochdruck-Thermowaage (HP-STA TGA) die partielle Oxidation (O2), die Boudourd-Reaktion (CO2) und die heterogene Wassergas-Shift-Reaktion (H2O) von Pyrolysekoksen kinetisch untersucht.

Ziel dieser Arbeit ist die Bestimmung der Modellparameter der Reaktionsmodelle nach Potenzansatz und nach dem Langmuir-Hinshelwood-Ansatz. Dabei sollen für die jeweiligen Vergasungsmittel die Temperaturabhängigkeit und die Partialdruckabhängigkeit ermittelt werden. Die Ergebnisse sind anschließend mit der Literatur zu vergleichen und schriftlich festzuhalten.

Arbeitspakete:
– Einarbeitung in die Flugstromvergasung
– Experimente zur partiellen Oxidation (O2), Boudouard-Reaktion (CO2) und zur heterogenen Wassergas-Shift-Reaktion (H2O)
– Kinetische Studie zur Vergasung (Hochdruck-Thermowaage)
– Dokumentation der Arbeiten

Voraussetzungen:
– Interesse und Spaß an der Rohstoff- und Energiewende
– Selbstständige, teamorientierte und zuverlässige Arbeitsweise
– Experimentelle Vorerfahrung von Vorteil
– Kenntnisse zur Reaktionsmodellen von Vorteil

Kontaktperson: Weiss Naim, M. Sc., weiss.naim[ät]tum.de

Link: https://www.fsmb.de/fsmb/service/basama-hiwi/entry/20166/