Structural Characterization of Carbons Derived from Methane Pyrolysis

Titel in Übersetzung: Strukturcharakterisierung von Kohlenstoffen aus der Methanpyrolyse

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

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Abstract

Die Welt steht momentan vor der enormen Aufgabe, die Kohlendioxid-Emissionen für die Energieproduktion in den nächsten Jahrzenten drastisch zu reduzieren. Ein möglicher Ansatz für eine nachhaltige und klimaneutrale Energieproduktion ist ein Wechsel zu Wasserstoff als Energieträger. Wasserstoff kann ohne Ausstoß von Kohlendioxid durch Methanpyrolyse erzeugt werden. Dabei werden große Mengen an Kohlenstoff als Nebenprodukt erzeugt. Um den großflächigen Einsatz der Methanpyrolyse zu ermöglichen, muss dieser Kohlenstoff einer Verwendung zugeführt werden. In dieser Arbeit wurden Kohlenstoffe aus drei unterschiedlichen Methanpyrolyse-Prozessen unter der Verwendung fortschrittlicher Charakterisierungsmethoden wie Röntgendiffraktometrie, Kleinwinkelstreuung, Gas-Sorptions-Analyse, thermogravimetrische Analyse und Raman-Spektroskopie untersucht. Bei der Kohlenstoffphase, die aus einem Flüssigmetall-Prozess unter der Verwendung eines Katalysators aus Cu und Ni hergestellt wurde, handelte es sich um turbostratischen Kohlenstoff. Der Plasma-Prozess lieferte eine Mischung aus Graphit und turbostratischem Kohlenstoff mit einer BET-Oberfläche von bis zu 75.8 m²/g. Unter der Verwendung von reduziertem Eisenerz als Katalysator in einem Festbettreaktor wurde Graphit produziert. Im Gegensatz zu mehreren Literaturarbeiten konnten keine weiteren allotropen Formen von Kohlenstoff wie Graphen, Kohlenstoffnanoröhren oder Kohlenstofffasern, nachgewiesen werden. Alle Kohlenstoffe beinhalteten signifikante Mengen an Verunreinigungen in einem Bereich von 31.4 Gew% bis 89.7 Gew%. Die Reinheit der Kohlenstoffe muss in zukünftigen Untersuchungen gesteigert werden, um ein marktfähiges Kohlenstoffprodukt zu erhalten. Viele mögliche High-Tech-Anwendungen von Kohlenstoff benötigen eine nanoporöse Struktur sowie eine große spezifische Oberfläche. Das kann durch einen nachgelagerten Aktivierungsschritt erfolgen und sollte in zukünftigen Forschungsarbeiten untersucht werden.
Titel in ÜbersetzungStrukturcharakterisierung von Kohlenstoffen aus der Methanpyrolyse
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Paris, Oskar, Betreuer (intern)
  • Mitterer, Christian, Mitbetreuer (intern)
  • Kostoglou, Nikolaos, Mitbetreuer (intern)
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2021

Bibliographische Notiz

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Schlagwörter

  • Methanpyrolyse
  • Thermische Zersetzung von Methan
  • Kohlenstoff-Charakterisierung
  • Metallbad
  • Plasma
  • Festbett

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