View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

1 Einleitung
mit kommerziellen, schwefelfreien Kraftstoffen auf über 2000 h gesteigert und Probleme
durch Verkokungen beseitigt werden. Zur Bereitstellung eines marktfähigen Brenngaserzeugungssystems
liegt der Schwerpunkt der Reformerentwicklung derzeit auf den folgenden
Bereichen:
Auf Basis der Betriebserfahrungen wird die Langzeitstabilität auf den Zielwert von 5000 h
gesteigert.
Das Design ist zur Reduzierung der Material- und Herstellkosten sowie zur Steigerung
des Leistungsgewichtes zu optimieren.
Zur Darstellung der vollständigen Prozesskette ist die Bereitstellung eines technisch umsetzbaren
Entschwefelungsprozesses erforderlich.
1.2 Zielsetzung und Gliederung der Arbeit
Die hier beschriebene Arbeit befasst sich mit der analytischen und experimentellen Untersuchung
von Ansätzen zur Entschwefelung von Mitteldestillaten in mobilen Brennstoffzellensystemen.
Da der vorhandene Reformer für die Zufuhr von flüssigem Kraftstoff ausgelegt ist,
liegt der Fokus dabei auf der Entschwefelung der Kraftstoffe in der flüssigen Phase. Das Ziel
der Untersuchungen ist die Entwicklung eines technisch umsetzbaren Prozesses zur Entschwefelung
von Kerosin. Neben der technischen Umsetzbarkeit in einem mobilen Brennstoffzellensystem
stehen dabei die Trenneigenschaften und der Energiebedarf im Mittelpunkt
der Untersuchungen.
Aus der Zielsetzung ergibt sich die folgende Strukturierung der Arbeit:
In Kapitel 2 werden zu Beginn der Arbeit die Eigenschaften der Mitteldestillatkraftstoffe
zusammengestellt und voneinander abgegrenzt, die zum Betreiben von Brennstoffzellen-
APUs eingesetzt werden sollen. Die Darstellung ist dabei auf den Schwefelgehalt der
Kraftstoffe fokussiert. Zusammen mit den Grundlagen zur Verwendung von Mitteldestillaten
als Kraftstoff für Brennstoffzellensysteme können daraus die Anforderungen an ein
Verfahren zur Entschwefelung genauer bestimmt werden. Anschließend werden die heute
kommerziell eingesetzten Entschwefelungsprozesse für flüssige Kraftstoffe beschrieben
und in Bezug auf die Verwendung in mobilen Brennstoffzellensystemen bewertet.
Da die kommerziell eingesetzten Prozesse aufgrund der immer höheren Anforderungen
an die Entschwefelung an ihre Grenzen stoßen, wurde eine Vielzahl alternativer Ansätze
zur Entschwefelung von flüssigen Kraftstoffen entwickelt. Diese Verfahren werden in Kapitel
3 anhand von Literatur- und Patenrecherchen analysiert und in Bezug auf ihre Eignung
zum Einsatz in Brennstoffzellen-APUs bewertet. Auf Basis dieser Beurteilung werden potentiell
viel versprechende Verfahren zur näheren Untersuchung ausgewählt.
Kapitel 4 stellt die experimentellen Untersuchungen zur hydrierenden Entschwefelung mit
Vorsättiger, zur destillativen Abtrennung, zur Pervaporation und zur adsorptiven Entschwefelung
dar. Die Versuche zielen darauf ab, die technische Anwendbarkeit der ausgewählten
Verfahren zu überprüfen und die erforderlichen Daten zur Auslegung einer Pilotanlage
zu ermitteln.
Danach werden in Kapitel 5 Entschwefelungsprozesse für die verschiedenen Kraftstoffqualitäten
entworfen. Auf Basis der Laborversuche und mit Literaturangaben führen ver-
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