View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

3.3 Ionische Flüssigkeiten
Die Adsorptionskapazität bedingt die benötige Menge an Adsorbens. Eine zu geringe Kapazität
hat zur Folge, dass die Produktqualität nicht den Anforderungen entspricht oder
der Prozess aufgrund der Baugröße nicht technisch umsetzbar ist.
Für technische Anwendungen muss eine Lebensdauer von mehr als 1000 h erreicht werden.
Daher ist eine hohe thermische Stabilität, geringer Abrieb und eine gute Regenerierbarkeit
des Adsorbens erforderlich.
Das Adsorbens muss mit den im Brennstoffzellensystem verfügbaren Medien, mit möglichst
geringem Energieaufwand und in minimaler Zeit regenerierbar sein.
In einer anschließenden Prozessbewertung muss darüber hinaus für das ausgewählte Adsorbens
geprüft werden, ob die folgenden Nachteile des Adsorptionsprozesses der technischen
Anwendung entgegenstehen:
Während der Adsorptionsprozess in der Flüssigphase bei milden Betriebsbedingungen
abläuft, sind zur Regeneration des Adsorbens teilweise Temperaturen von mehr als
350°C erforderlich. Der hierzu erforderliche Energieaufwand muss daher bewertet werden.
Bei der Regeneration geht ein Teil des Kraftstoffs verloren, der nach der Adsorption in
den Poren des Adsorbens verbleibt. Daher muss der Einfluss des Kraftstoffverlusts auf
den Systemwirkungsgrad in Betracht gezogen werden.
3.3 Ionische Flüssigkeiten
Ein neues Konzept zur Entschwefelung von Mineralölfraktionen ist die Flüssig/Flüssig-
Extraktion mit ionischen Flüssigkeiten (ionic liquid - IL) [91]. Vorteilhaft für die Anwendung in
Brennstoffzellen-APUs ist, dass das Verfahren bei Raumtemperatur und Umgebungsdruck
arbeitet und weder Wasserstoff noch einen Katalysator benötigt [92, S. 148].
3.3.1 Grundlagen
Ionische Flüssigkeiten bestehen ausschließlich aus Ionen und werden von herkömmlichen
Salzschmelzen dadurch abgegrenzt, dass sie bereits bei Temperaturen unter 100°C als relativ
niedrigviskose Flüssigkeit vorliegen. Wichtige Eigenschaften wie Schmelzpunkt, thermische
Stabilität und Löslichkeitseigenschaften der auch als „Designer Solvents“ bezeichneten
Flüssigkeiten, können durch Wahl des Kations und des Anions in weiten Bereichen eingestellt
werden. Weiterhin wird die destillative Produktabtrennung stark vereinfacht, weil ionische
Flüssigkeiten praktisch keinen Dampfdruck haben. Daher eignen sich ionische Flüssigkeiten
hervorragend als Lösungsmittel für Extraktionsprozesse [92, S. 150].
Umfangreiche Forschungen zur Extraktion mit ionischen Flüssigkeiten befassen sich mit Verfahren
zur Entfernung polarer Verunreinigungen aus Kohlenwasserstoffgemischen, insbesondere
zur Entschwefelung flüssiger Kraftstoffe. Dazu werden solche ionischen Flüssigkeiten
eingesetzt, die eine Mischungslücke mit dem Kohlenwasserstoffgemisch und ein hohes
Lösungsvermögen für organische Schwefelverbindungen haben [93, S. 317].
Zur Entschwefelung von Mitteldestillaten wird ein aus drei Teilschritten bestehender Prozess
eingesetzt (vgl. Abb. 3-8). Im ersten Schritt, der Extraktion, werden der Kraftstoff und die
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