View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

4 Experimentelle Untersuchungen im Labormaßstab
jeweils ein Parameter variiert, während die übrigen konstant gehalten wurden. Ein typisches
Regenerationsprofil ist zur Veranschaulichung der Einflussgrößen in Abb. 4-18 dargestellt.
94
T / °C
500
400
300
200
100
0
Solltemperatur
Eintrittstemperatur
Austrittstemperatur
4 8 12 16 20
t / h
Abb. 4-18: Regeneration des Adsorbens A-5 mit typischen Regenerationsbedingungen
Zunächst wurde der Adsorber unter Durchströmung mit Luft bei einer GHSV von 655 h -1 erhitzt
bis die Gastemperatur am Reaktoreintritt die Regenerationstemperatur erreicht. Dafür
musste die Solltemperatur des Ofens etwa 15 K höher gewählt werden als die Gaseintrittstemperatur.
Die Gasaustrittstemperatur lag etwa 12 K unter der Eintrittstemperatur. Dieser
Zustand wurde über eine Dauer von 3 h konstant gehalten, bevor der Ofen abgeschaltet
wurde und der Reaktor abkühlte.
Die Vorversuche ergaben, dass die Adsorptionskapazität während der ersten Adsorptions-
Regenerationszyklen anstieg. Daher waren mehrere Regenerationszyklen nötig, bis sich
eine stabile Adsorptionskapazität einstellte. Daher wurde jeder Versuch so oft wiederholt,
dass nach der Stabilisierung mindestens drei Zyklen durchgeführt wurden. Die im Folgenden
dargestellten kumulierten Durchbruchskurven sind aus den Mittelwerten der Ergebnisse der
Versuche nach vollendeter Stabilisierung gebildet. Die Anzahl der nach der Stabilisierung zur
Bildung der Mittelwerte herangezogenen Versuchszyklen ist jeweils angegeben.
Bei den bisher beschriebenen Versuchen wurde das Adsorbens A-5 mit Umgebungsluft regeneriert.
Vorteilhaft wäre jedoch, das Adsorbens mit dem Abgas des Brennstoffzellensystems
zu regenerieren, das am Austritt aus dem Katalytbrenner nur ca. 0,5 % Sauerstoff enthält.
In diesem Fall kann ausgeschlossen werden, dass es während der Regeneration
zusammen mit den Kerosinrückständen zu einer Explosion kommt. Somit müsste der Reaktor
nicht explosionsdruckfest ausgelegt werden, was Kosten- und Gewichtsvorteile mit sich
bringt. Im Folgenden werden die Untersuchungen zum Einfluss des Sauerstoffgehaltes im
Gasstrom auf die Regeneration beschrieben. Dazu wurde die kumulierte Durchbruchskurve
für die Regeneration mit Luft mit der für die Regeneration mit dem Abgas am Austritt des
Katalytbrenners für ein System mit einer PEMFC verglichen (siehe Abb. 4-19). Die Zusammensetzung
des Abgasstroms ist in Tab. 4-20 aufgeführt.