Wasserstofferzeugung für Brennstoffzellen durch den Eisenschwammprozess

Während der ersten beiden Projektjahre standen Untersuchungen zur Nutzung von Abfall- sowie Synthesegasen aus der Wirbelschichtvergasung von Biomasse, die generell einen geringen Heizwert aufweisen, im Vordergrund. Mit Biomassegasen errechnet sich aus dem Quotienten der Heizwerte des erzeugten Wasserstoffs und des eingesetzten Gases ein thermischen Wirkungsgrad von 45-50%, das verbleibende Schwachgas muss zur konventionellen Energiegewinnung (Gas- oder Dampfturbine) genutzt werden. Die Simulation eines Gesamtkonzeptes zur Verstromung vergaster Biomasse mit den Teilschritten Biomassetrocknung, allotherme Wirbelschichtvergasung, Wasserstofferzeugung im Eisenschwammreaktor und Verstromung des Wasserstoffs in einer SOFC ergab inkl. Schwachgasnutzung einen elektrischen Wirkungsgrad von 25% und bei Einrechnung der Abwärmenutzung (T ca. 200°C) einen Gesamtwirkungsgrad von bis zu 35%. Deutlich bessere Wirkungsgrade sind beim Einsatz höherwertiger Synthesegase möglich. Daher wurde ein neues Systemkonzept entwickelt, bei dem der Eisenschwammprozess die Feinreinigungsoperationen des Reformergases (zur Entfernung von Rest-CO) ersetzt. Um das neue Konzept zu erproben, wurden simulierte Reformergasmischungen mit verschiedenen Kontaktmassen eingesetzt. Der Prozess zeigte im Laborreaktor bei 800°C gegenüber Biomassegas bis auf das Doppelte gesteigerte Umsatzraten bei guter Gasausnutzung. In Kombination mit Brennstoffzellen sind Verstromungswirkungsgrade deutlich über 50 % erreichbar.