Quelltext der Seite Methanol-Reformer

Ein '''Methanol-Reformer''' ist eine Vorrichtung der [[Chemietechnik]], die in der [[Brennstoffzelle]]ntechnik verwendet wird, um aus einem [[Methanol]]-[[Wasser]]-Gemisch unter Freisetzung von [[Kohlendioxid]] reinen [[Wasserstoff]] zu erzeugen. Als chemische Reaktion liegt eine [[Dampfreformierung]] zugrunde.

:<math>\mathrm{ CH_3OH_{(g)} + H_2O_{(g)} \;\longrightarrow\; CO_2 + 3\ H_2 \qquad}  \Delta H_{R\ 298}^0 = 49{,}2\ \mathrm{kJ/mol} </math>
<small>Methanol wird mit Wasserdampf an einem heterogenen [[Katalysator]] unter Zuführung von Wärmeenergie zu Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid umgesetzt.</small>

== Technologie ==
Ein Methanol-Wassergemisch mit einem molaren [[Wasser]]-Methanol-Verhältnis von 1,3–1,5 wird auf bis zu 20&nbsp;[[bar (Einheit)|bar]] [[Kompressionsmodul|komprimiert]], [[Verdampfung|verdampft]] und auf 250 bis 280&nbsp;[[°C]] überhitzt. Der erzeugte [[Wasserstoff]] wird mittels einer [[Semipermeabilität|wasserstoffpermeablen]] [[Membrantechnik|Membran]] aus einer [[Palladium]]-[[Silber]]-[[Legierung]] (PdAg) abgetrennt.

Für die technische Realisierung gibt es zwei grundlegende Verfahren.
* In einem beheizten [[Rohrreaktor]] befindet sich der Katalysator. Am [[Chemischer Reaktor|Reaktor]]eintritt wird das Wasserdampf-Methanoldampf-Gemisch zugeführt. Die Wasserstoffabtrennung erfolgt anschließend in einem nachgeschalteten Apparat. Die PdAg-Membran wird von dem Reformat überströmt und der Wasserstoff tritt zu einem großen Teil durch die Membran.
* Die andere Variante ist ein integrierter Membranreaktor. Hier besteht die Wandung der Reaktionszone aus einem mit PdAg beschichteten Keramikrohr und der Wasserstoff wird direkt aus der Reaktionszone abgetrennt.

Bei beiden Varianten wird das [[Retentat]], das einen deutlich abgereicherten Wasserstoffanteil enthält, in einem [[Katalytbrenner|katalytischen Brenner]] mit [[Luft]] verbrannt. Die dabei freiwerdende Wärmeenergie wird für Heizzwecke genutzt.

Alternativ kann ein Reformer mit einem kupferbasierten Reformer-Katalysator bei Temperaturen von 200 bis 300 °C und nahe Umgebungsdruck verwendet werden. Bei Anwendung eines auf Verunreinigungen nicht empfindlichen Brennstoffzellentyps (z.&nbsp;B. [[Hochtemperatur-Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzelle]]) ist eine Abtrennung des Wasserstoffs mit einer Palladium-Membran nicht nötig.

== Vor- und Nachteile ==
Methanol-Reformer werden als Komponente eines [[Wasserstoffantrieb]]es für Autos in Betracht gezogen, um nicht Wasserstoff in Druckgastanks mitführen zu müssen (siehe [[Reformed Methanol Fuel Cell]]). So könnte Akzeptanzproblemen in der Bevölkerung begegnet werden, wo Wasserstoff oft als zu gefährlich angesehen wird. Der Vorteil von Methanol ist in diesem Zusammenhang, dass dieses flüssig vorliegt und eine höhere volumetrische Energiedichte hat als Wasserstoff. Methanol ist jedoch wie auch [[Motorenbenzin|Benzin]] giftig und leichtentzündlich. Problematisch ist die teure und störanfällige Palladium-Legierung, die nur eine mäßige Temperaturwechselbeständigkeit hat und bei Verwendung einer gegen Verunreinigungen empfindlichen [[Polymerelektrolytbrennstoffzelle|Niedertemperatur-Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzelle]] eingesetzt wird.

== Anwendungen in Fahrzeugen ==
Den Prototyp eines solchen Fahrzeuges hat [[Daimler-Chrysler]] im Jahr 1997 mit dem [[Mercedes-Benz NECAR#NECAR 3|NECAR 3]] vorgestellt. Im Jahr 2000 wurde mit dem [[Mercedes-Benz NECAR#NECAR 5|NECAR 5]] eine weiterentwickelte Version vorgestellt.

2020 wurde das Kleinserienfahrzeug [[RG Nathalie]] von [[Roland Gumpert]] vorgestellt, das eine Serienanwendung der Technologie demonstriert.

== Siehe auch ==

* [[Methanolwirtschaft]]
* [[Reformed Methanol Fuel Cell]]

== Literatur ==
* Emonts, B. et al.: ''Compact methanol reformer test for fuel-cell powered light-duty vehicles'', J. Power Sources 71 (1998) 288–293
* Wiese, W. et al.: ''Methanol steam reforming in a fuel cell drive system'', J. Power Sources 84 (1999) 187–193
* Peters, R. et al.: ''Investigation of a methanol concept considering the particular impact of dynamics and long-term stability for use in a fuel-cell-powered passenger car'', J. Power Sources 86 (1999) 507–514

== Weblinks ==
* {{Webarchiv | url=http://www.initiative-brennstoffzelle.de/de/ibz/live/nachrichten/detail/108.html | wayback=20071212152820 | text=Mikro-Anwendungen: Mikroreformer machen Wasserstoff aus Methanol}}
* {{Webarchiv | url=http://www.umweltbundesamt.de/verkehr/kraftubst/altkraftstoff/methanol/methanol.htm | wayback=20051112094457 | text=Umwelt und Verkehr - Kraft- und Betriebsstoffe Methanol}}

[[Kategorie:Chemischer Reaktor]]
[[Kategorie:Wasserstoffherstellung]]
[[Kategorie:Membrantechnik]]