Neue Wege für die Herstellung von Wasserstoff aus Kerosin

Ungeachtet der weitläufigen Diskussionen um eine Wasserstoffwirtschaft, bleibt Kerosin in den kommenden Jahrzehnten der alleinige Treibstoff im Luftfahrtbereich. Das zentrale Problem hinsichtlich der Anwendung von Brennstoffzellen an Bord eines Luftfahrzeugs besteht in der Herstellung von Wasserstoff aus dem getankten Kerosin.

Zu diesem Zweck sind bereits verschiedene Prozesse wie etwa die autothermale oder katalytische partielle Oxidation (Catalytic Partial Oxidation) untersucht worden. Das EU-finanzierte Projekt GREENAIR (Generation of hydrogen by kerosene reforming via efficient and low emission new alternative, innovative, refined technologies for aircraft application) setzte sich mit zwei alternativen Lösungen auseinander, die sich potenziell besser auf Luftfahrzeuge anwenden lassen.

Im Rahmen von GREENAIR wurden zwei neuartige Reformierungstechnologien untersucht, die brennstoffverarbeitende partielle Wasserstoffabspaltung (Partial Dehydrogenation Fuel Processing, PDh) und die plasmaunterstützte Brennstoffverarbeitung (Plasma-assisted Fuel Processing, PAF). Bei der ersten Methode wird, wie der Name bereits nahelegt, Kerosin aus dem Treibstofftank gezogen und Wasserstoff aus den Wasserstoffmolekülen gewonnen. Der Wasserstoff wird in Brennstoffzellen transportiert und das verbrauchte Kerosin wird zurück in den Treibstofftank oder direkt an das Triebwerk geleitet. Bei der zweiten Methode wird das Kerosin vollständig in mit Wasserstoff angereichertes Gas umgewandelt. Das Gas wird zur Versorgung einer Brennstoffzelle verwendet und kein Treibstoff wird an den Tank oder das Triebwerk zurückgeleitet.

Wissenschaftler untersuchten auch die Fraktionierung, einen Prozess, bei dem Komponenten (Fraktionen) aus Kerosin gewonnen werden, die für die Gewinnung von Wasserstoff günstiger sein können.

Abgesehen von der Entwicklung eines PDh-Prototypen und dem Entwurf eines Mikrowellreformierungsenprototypen in der ersten Projektphase, entwarfen und bauten die Wissenschaftler ebenfalls ein PAF-System mit 5 kW. Der Prototyp zeigte eine Umwandlungseffizienz von ca. 50 % und entsprach somit nicht den Erwartungen. Dies ist möglicherweise auf die Mikrowellenenergiequelle zurückzuführen. Das Niveau des hergestellten Wasserstoffs sollte ausreichen, um eine Brennstoffzelle mit 1,5 kWe zu versorgen. Es wurden weitere Tests durchgeführt, um die Toleranz des Systems gegenüber Schwingungen zu evaluieren.

Dank der GREENAIR-Technologie könnte schon bald eine neue Generation hybrider Flugzeuge entstehen, die in der Lage sind, sowohl Wasserstoffgas als auch herkömmliches Kerosin zu verwenden.