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[[Datei:Dampfreformierung-Nummern.svg|mini|350px|Dampfreformierung mit partieller Oxidation, CO-Konvertierung und Kohlenstoffdioxidabsorption<br />
1) Zufuhr von Methan, 2) Zufuhr von Wasser, 3) Primärreformer, 4) Zufuhr von Luft, 5) Sekundärreformer, 6) Katalysator, 7) Kompressor, 8) Wäscher]]

Die '''Dampfreformierung''' (im technischen Sprachgebrauch auch '''Dampfreforming''', {{enS|'''Steam Reforming'''}}) ist das zurzeit bedeutendste großindustrielle Verfahren zur Herstellung von [[Wasserstoff]] aus kohlenstoffhaltigen Energieträgern und Wasser. [[Erdgas]] ist derzeit der wichtigste Rohstoff, prinzipiell eignen sich viele [[aliphatische Kohlenwasserstoffe]] wie [[Leichtbenzin]], [[Methanol]], [[Biogas]] oder [[Biomasse]] als Ausgangsmaterial. Die Dampfreformierung ist eine [[endotherme Reaktion]], bei der die benötigte Wärme der Reaktion zugeführt werden muss. Durch gleichzeitige [[partielle Oxidation]] der Kohlenwasserstoffe kann das Verfahren auch [[Autotherme Reaktion|autotherm]] durchgeführt werden. Der [[Wirkungsgrad]] (Erdgas zu Wasserstoff) liegt bei ca. 60 bis 70 %.<ref>{{Literatur |Autor=Anton Karle |Titel=Elektromobilität. Grundlagen und Praxis |Auflage=6 |Verlag=Hanser |Ort=München |Datum=2022 |ISBN=978-3-446-47508-3 |Seiten=88 |DOI=10.3139/9783446475090.005 |Online={{Google Buch |BuchID=XoCHEAAAQBAJ |Seite=88}}}}</ref>

== Geschichte ==
Die Entwicklung der Dampfreformierung geht auf [[Carl Bosch]] zurück, der in den 1920er Jahren auf der Suche nach preiswerten Wasserstoffquellen für das [[Haber-Bosch-Verfahren]] zur Synthese von Ammoniak war. Das erste Patent wurde Georg Schiller von der [[I.G. Farben]] erteilt, dem die Dampfreformierung von Methan mittels eines [[Nickel(II)-oxid|Nickeloxid]]-Katalysators gelang.<ref name="schiller">{{Patent|Land=US|V-Nr=2083795|Titel=Production of hydrogen|V-Datum=1937-06-15|Erfinder= Georg Schiller, Gustav Wietzel}}</ref> Die I.G. Farben erteilte der [[ExxonMobil|Standard Oil of New Jersey]] eine Lizenz. Schon 1931 nahm das Unternehmen die Wasserstoffproduktion durch Dampfreformierung in ihrem Werk in [[Baton Rouge]] in [[Louisiana]] auf.<ref name="smil1">Vaclav Smil: ''Enriching the Earth: Fritz Haber, Carl Bosch, and the Transformation of World Food Production.'' MIT Press, 2001, ISBN 978-0-262-69313-4, S. 242.</ref>
Die Dampfreformierung von Erdgas produzierte 2014 etwa 48 Prozent des global verwendeten Wasserstoffs, davon nutzte das Haber-Bosch-Verfahren zirka 60 Prozent.<ref name="jin">Fangming Jin (Hrsg.): ''Application of Hydrothermal Reactions to Biomass Conversion.'' Springer, 2014, ISBN 978-3-642-54457-6, S. 221.</ref>

== Reaktionen ==
Die Dampfreformierung ist ein [[Allotherme Reaktion|allothermer Prozess]], der nach der folgenden Gleichung abläuft:

:<math>\mathrm{ CH_{4(g)} + H_2O_{(g)} \;\rightleftharpoons\; CO_{(g)} + 3\ H_{2(g)}, \ \Delta H = +206{,}2 kJ/mol}</math>
: ([[Methan]] + Wasserdampf → Kohlenstoffmonoxid + Wasserstoff; [[Endotherme Reaktion|endotherm]])

Die benötigte [[Reaktionsenthalpie]] kann durch die partielle Oxidation aufgebracht werden:

:<math>2\ \mathrm{CH_{4(g)}} + \mathrm{O_{2(g)}} \;\rightleftharpoons\; 2\ \mathrm{CO_{(g)}} + 4\ \mathrm{H_{2(g)}} \qquad {\Delta H = -71\ \mathrm{kJ/mol}}</math>
: ([[Methan]] + Sauerstoff → Kohlenstoffmonoxid + Wasserstoff; [[Exotherme Reaktion|exotherm]])

Zur Steigerung der Wasserstoffausbeute kann das entstehende Kohlenmonoxid in einer weiteren Reaktion, der [[Wassergas-Shift-Reaktion]], zu Kohlendioxid und weiterem Wasserstoff umgesetzt werden.

:<math>\mathrm{ CO_{(g)} + H_2O_{(g)} \;\rightleftharpoons\; CO_{2(g)} + H_{2(g)}, \ \ \ \Delta H = -41{,}2 \ kJ/mol}</math>
: (Wassergas-Shift-Reaktion; leicht exotherm)

Zur Durchführung wird heißer [[Wasserdampf]] mit dem zu reformierenden Gas (zum Beispiel Erdgas) oder mit verdampfter Flüssigkeit (zum Beispiel Leichtbenzin) vermischt und unter ständiger Energiezufuhr an einem [[Heterogene Katalyse|heterogenen Katalysator]] in der Gasphase umgesetzt.

== Feststoffe ==
Da komplexe Feststoffe wie Holz, Klärschlamm oder kommunale Abfälle nicht verdampft werden können, müssen diese unter anderen Bedingungen reformiert werden. Die Reformierung erfolgt mittels [[Kritischer Punkt (Thermodynamik)|überkritischem]] Wasser an einem heterogenen Katalysator bei 250–300 bar, 400–550 °C und großem Wasserüberschuss. Die Entstehung von Luftschadstoffen wie in der Müllverbrennung spielt unter diesen extremen Bedingungen praktisch keine Rolle.<ref name="Johanson et al.">{{Literatur |Autor=N.W. Johanson, M.H. Spritzer, G.T. Hong, W.S. Rickman |Titel=Supercritical water partial oxidation |Sammelwerk=Proceedings of the 2001 DOE Hydrogen Program Review |Datum=2001 |Online=https://www1.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells/pdfs/30535m.pdf |Format=PDF |KBytes=}}</ref>

== Methanol-Reformer ==
{{Hauptartikel|Methanol-Reformer}}

== Weblinks ==
* [http://ruby.chemie.uni-freiburg.de/Vorlesung/SVG/Nichtmetalle/steamreforming_svg.svg Prozessschema] (SVG)
* [https://www.fz-juelich.de/iek/iek-3/DE/Forschung/BGE/Brennstoffzellenseiten/Reformierung/_node.html Forschungszentrum Jülich GmbH – Informationen rund um die Reformierung]

== Quellen ==
<references />

[[Kategorie:Petrochemisches Verfahren]]
[[Kategorie:Wasserstoffherstellung]]
[[Kategorie:Dampftechnik]]
[[Kategorie:Brenngastechnik]]

Dampfreformierung - Versionsgeschichte

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