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

Stefan Eigenschink

doi:10.34901/mul.pub.2026.017

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

Translated title of the contribution: Experimental investigation of perovskite catalysts for the application in the reverse water-gas shift reaction on a laboratory scale

Stefan Eigenschink

Chair of Process Technology and Industrial Environmental Protection (500)

Research output: Thesis › Master's Thesis

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Abstract

The development of efficient catalysts for converting CO2 to CO using the reverse water-gas shift reaction is the subject of intensive research. The CO formed can subsequently be used as a raw material for the production of chemicals and fuels in the chemical industry. The aim of this work is to experimentally investigate two catalysts with different proportions of the catalytically active perovskite compound Nd0,6Ca0,4Co0,1Fe0,9O3-δ for their use in the reverse water-gas shift reaction and to compare them with a commercially available nickel catalyst. The experiments were carried out on an existing experimental setup with a fixed-bed reactor in the temperature range from 550 to 950 °C and at pressure levels of 1, 3 and 6 bara. The results obtained were compared with the thermodynamic equilibrium of the reactions. It has been shown that the perovskite catalysts can successfully suppress the undesirable side reaction leading to methane formation, which would be predominant at this temperature according to the chemical equilibrium, even in the low temperature range of 550 °C. The two catalysts investigated exhibit CO selectivities of 100 % at pressures of 1 bara and 3 bara. Even at higher pressures of 6 bara, the CO selectivities are above 90 % and thus significantly higher than the theoretically calculated values. Compared to a commercial nickel catalyst, the perovskite catalysts were also able to achieve higher CO selectivities in the low temperature range.

Translated title of the contribution	Experimental investigation of perovskite catalysts for the application in the reverse water-gas shift reaction on a laboratory scale
Original language	German
Qualification	Dipl.-Ing.
Awarding Institution	Montanuniversität
Supervisors/Advisors	Lehner, Markus, Supervisor (internal)
Award date	19 Dec 2025
DOIs	https://doi.org/10.34901/mul.pub.2026.017
Publication status	Published - 2025

Bibliographical note

no embargo

Keywords

Carbon Capture and Utilization
reverse water-gas shift reaction
perovskite catalysts
Power-to-Liquid process

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10.34901/mul.pub.2026.017Licence: CC BY

VolltextFinal published version, 3.19 MB

Cite this

@mastersthesis{0a9f09a8b6eb46e0813a454d9dcf4cf7,

title = "Experimentelle Untersuchung von Perowskit Katalysatoren f{\"u}r den Einsatz in der reversen Wasser-Gas Shift Reaktion im Laborma{\ss}stab",

abstract = "Die Entwicklung von effizienten Katalysatoren f{\"u}r 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 f{\"u}r ihren Einsatz in der reversen Wasser-Gas Shift Reaktion experimentell zu untersuchen und mit einem kommerziell verf{\"u}gbaren 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 durchgef{\"u}hrt. 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 unerw{\"u}nschte Nebenreaktion zur Bildung von Methan, die gem{\"a}{\ss} dem chemischen Gleichgewicht bei dieser Temperatur vorherrschend w{\"a}re, erfolgreich unterdr{\"u}cken k{\"o}nnen. Die beiden untersuchten Katalysatoren weisen bei einem Druck von 1 bara und 3 bara CO-Selektivit{\"a}ten von 100 \% auf. Auch bei einem h{\"o}heren Druck von 6 bara liegen die CO-Selektivit{\"a}ten {\"u}ber 90 \% und sind damit wesentlich h{\"o}her als die theoretisch berechneten Werte. Im Vergleich zu einem kommerziellen Nickel-Katalysator konnten die Perowskit-Katalysatoren im niedrigen Temperaturbereich ebenso h{\"o}here CO-Selektivit{\"a}ten erzielen. ",

keywords = "Carbon Capture and Utilization, reverse water-gas shift reaction, perovskite catalysts, Power-to-Liquid process, Carbon Capture and Utilization, reverse Wasser-Gas Shift Reaktion, Perowskit-Katalysatoren, Power-to-Liquid Verfahren",

author = "Stefan Eigenschink",

note = "nicht gesperrt",

year = "2025",

doi = "10.34901/mul.pub.2026.017",

language = "Deutsch",

school = "Montanuniversit{\"a}t Leoben (000)",

}

TY - THES

T1 - Experimentelle Untersuchung von Perowskit Katalysatoren für den Einsatz in der reversen Wasser-Gas Shift Reaktion im Labormaßstab

AU - Eigenschink, Stefan

N1 - nicht gesperrt

PY - 2025

Y1 - 2025

N2 - 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.

AB - 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.

KW - Carbon Capture and Utilization

KW - reverse water-gas shift reaction

KW - perovskite catalysts

KW - Power-to-Liquid process

KW - Carbon Capture and Utilization

KW - reverse Wasser-Gas Shift Reaktion

KW - Perowskit-Katalysatoren

KW - Power-to-Liquid Verfahren

U2 - 10.34901/mul.pub.2026.017

DO - 10.34901/mul.pub.2026.017

M3 - Masterarbeit

ER -