Wissenswertes zum Thema Wasserstoff und Brennstoffzellen

1 Einleitung: Rettet Wasserstoff das Klima?
Wsserstoffgewinnung 1

Teil 13 | Katalytischer Brenner

Katalytische Brenner werden unter anderem in Anlagen der Energietechnik, bei denen Wasserstoff beteiligt ist (z. B. Reaktortechnik, chemische Industrie), eingesetzt. Dabei geht es in der Regel darum, unerwünschten Wasserstoff sicher zu verbrennen. Die entstehende Wärme kann natürlich genutzt werden, was aber nicht immer geschieht.

Unabhängig von den bereits erwähnten Methoden zur H2-Nutzung gibt es die Möglichkeit, Wasserstoff katalytisch umzusetzen. Dabei handelt es sich um die Rekombination von Wasserstoff und Sauerstoff unter Zuhilfenahme von Edelmetallen, die als Katalysator fungieren. Derartige Vorrichtungen werden als katalytische Brenner bezeichnet, weil die Reaktion in ihrem Inneren katalytisch abläuft. Die Verbrennung erfolgt ohne Flamme bereits ab Raumtemperatur. Daher nennt man diese Art der Verbrennung auch die kalte oder flammlose Verbrennung. Bei der Verbrennung mit offener Flamme liegt die Flammentemperatur in Luft demgegenüber bei 2.045 °C.

Wenn Wasserstoff und Sauerstoff über den edelmetallhaltigen Katalysator strömen, werden die molekularen Bindungen getrennt, so dass anschließend Wasserstoff- und Sauerstoffionen separat vorliegen. Insoweit besteht im Prinzip kein Unterschied zur Brennstoffzelle. In diesem Fall existieren jedoch keine trennende Membran und auch kein Stromkreis. Wasserstoff und Sauerstoff reagieren demzufolge unter kontrollierten Bedingungen miteinander, wobei sie Wärme und Wasserdampf freisetzen, aber keinen Strom erzeugen.

Um die Menge der Reaktionspartner und damit die Temperatur zu begrenzen, wird eine Diffusionsschicht unterhalb des Katalysators angebracht, die zumeist aus keramischen oder metallischen Materialien besteht. Bevor die beiden Gase auf den Katalysator treffen, müssen sie durch diese poröse Diffusionsschicht strömen. Der ebenfalls durch diese Schicht teilweise zurückströmende Wasserdampf sorgt für eine Begrenzung des Gaszutritts. Die Brennerleistung und -temperatur werden also nicht durch den Katalysator, sondern durch Art und Dicke der Diffusionsmatte, das Gasangebot und die abgeführte Wärmemenge bestimmt. Anstelle von reinem Sauerstoff kann auch Luft verwendet werden.

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