Laborsetups und Pilotanlage zur Methanpyrolyse im Metallbad

Die katalytische Zersetzung von Methan (CH4) in flüssigen Metallen ist als vielversprechende Technologie für die Herstellung von CO2-freiem Wasserstoff (H2) zu sehen. Bei diesem Verfahren wird CH4 in ein flüssiges, katalytisch aktives Metall eingebracht und zersetzt, wodurch H2 und fester Kohlenstoff entstehen. Um in diesem strategisch wichtigen Forschungssegment einen wesentlichen Beitrag leisten zu können, wurde an der Montanuniversität Leoben die dafür erforderliche Infrastruktur in Form eines Forschungszentrums für Wasserstoff und Kohlenstoff geschaffen. Dieser Artikel gibt zuerst einen Überblick zu den bisher entwickelten Versuchssetups im Labormaßstab, die für die Pyrolyse von Methan im Metallbad konzipiert wurden. Anschließend erfolgt die Vorstellung der im Forschungszentrum errichteten Pilotanlage, wobei auf die Aggregate eingegangen wird, die für die Untersuchung verschiedener Prozessparameter der CH4-Pyrolyse sowie für eine umfassende Produktstrombehandlung erforderlich sind. Das zentrale metallurgische Aggregat stellt eine Induktionsschmelzanlage dar, welche sowohl bei Umgebungsdruck als auch bei bis zu 10 bar betrieben werden kann. Die anschließende Behandlung des Produktstroms erfolgt mittels Heißgasfilter und Wärmetauscher, um den bei der Methanzersetzung entstehenden festen Kohlenstoff sowie weitere Zersetzungsprodukte abzutrennen. Mittels einer Membrananlage ist es anschließend möglich, den partikelfreien Gasstrom, der hauptsächlich aus Wasserstoff und nicht umgesetztem Methan besteht, an H2 anzureichern. Durch den Einsatz einer thermischen Nachverbrennungsanlage werden schlussendlich alle bei diesem Prozess entstehenden Produkte vollständig neutralisiert.