Experimentelle Untersuchung von Perowskit Katalysatoren für den Einsatz in der reversen Wasser-Gas Shift Reaktion im Labormaßstab

Die Entwicklung von effizienten Katalysatoren für die Umwandlung von CO2 zu CO mithilfe der reversen Wasser-Gas Shift Reaktion ist Gegenstand intensiver Forschung. Das gebildete CO kann in weiterer Folge als Grundstoff zur Herstellung von Chemikalien und Treibstoffen in der chemischen Industrie eingesetzt werden. Das Ziel dieser Arbeit ist, zwei Katalysatoren mit unterschiedlichen Anteilen der katalytisch wirksamen Perowskit-Verbindung Nd0,6Ca0,4Co0,1Fe0,9O3-δ für ihren Einsatz in der reversen Wasser-Gas Shift Reaktion experimentell zu untersuchen und mit einem kommerziell verfügbaren Nickel-Katalysator zu vergleichen. Die Versuche wurden an einer bestehenden Versuchsanlage mit einem Festbettreaktor im Temperaturbereich von 550 bis 950 °C und bei Druckstufen von 1, 3 und 6 bara durchgeführt. Die gewonnenen Ergebnisse wurden mit dem thermodynamischen Gleichgewicht der Reaktionen verglichen. Es konnte gezeigt werden, dass die Perowskit-Katalysatoren bereits im niedrigen Temperaturbereich von 550 °C die unerwünschte Nebenreaktion zur Bildung von Methan, die gemäß dem chemischen Gleichgewicht bei dieser Temperatur vorherrschend wäre, erfolgreich unterdrücken können. Die beiden untersuchten Katalysatoren weisen bei einem Druck von 1 bara und 3 bara CO-Selektivitäten von 100 % auf. Auch bei einem höheren Druck von 6 bara liegen die CO-Selektivitäten über 90 % und sind damit wesentlich höher als die theoretisch berechneten Werte. Im Vergleich zu einem kommerziellen Nickel-Katalysator konnten die Perowskit-Katalysatoren im niedrigen Temperaturbereich ebenso höhere CO-Selektivitäten erzielen.