Das Grundprodukt der Methan-Pyrolyse, auch Methancracken genannt, ist natürlich vorkommendes Erdgas. Von besonderer Wichtigkeit ist hierbei der Hauptbestandteil des Erdgases: Methan.

Das Methan macht 75% bis 99% (Kulke, 1994) des Erdgases aus. Durch einen Vorfilterung wird der Methananteil fast auf Reinform erh?ht. ?Durch die Pyrolyse bei sehr hohen Temperaturen - es wird eine Mindesttemperatur von 700°C (Steinberg, 1999) ben?tigt, aber bei herk?mmlichen Abl?ufen werden Temperaturen von über 1000°C eingesetzt - wird das Methan in seine elementaren Bestandteile Kohlenstoff und Wasserstoff zersetzt. Wird diese Reaktion noch bei Abwesenheit von einer Atmosph?re, vor allem Sauerstoff und Stickstoff, durchgeführt, f?llt der Kohlenstoff als Reinstoff in Form von kleinsten Partikeln aus. Dies bedeutet, dass kein Kohlenstoffdioxid bei der Reaktion entsteht.

Aus diesem Grund wird die Methan-Pyrolyse als ?bergangsl?sung der Wasserstoffproduktion, w?hrend des ?berganges von fossilen Brennstoffen zu alternativen Methoden, betrachtet. Die allgemeine Reaktion sieht dabei wie folgt aus (Steinberg, 1999):

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$$ \mathrm{CH}_{4(g)} \rightarrow \mathrm{C}_{(s)}+2 \mathrm{H}_{2(g)} $$

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Eine ursprüngliche Methode der Methan-Pyrolyse wurde zur Produktion von reinem Kohlenstoff genutzt (Steinberg, 1999). Das Erdgas wurde über eine Schamotte in einem Hochtemperaturofen geleitet. Bei einer Temperatur von 1400°C wird das Methan an dem Stein zersetzt und der Kohlenstoff lagert sich auf dem Stein ab. Der austretende Wasserstoff wurde in dieser Art erstmal nur zum weiteren Aufheizen des Ofens oder zur Veredelung von Erdgas und Roh?len verwendet. Aufgrund des Aufbaus wurde die Schamotte mit einem Methan-Luft Gemisch erhitzt, um die gewünschte Temperatur zu erreichen. Da der Kohlenstoff nur unter dem Fehlen einer Atmosph?re in fester Form ausf?llt, muss der Zufluss abgeschaltet werden, um die Voraussetzungen der Reaktion zu liefern. Dadurch kühlt sich der Stein ab und der Prozess muss unterbrochen werden. Wird nun auf die Produktion von Wasserstoff gewechselt, kann durch den immer wieder notwendigen Prozessabbruch kein kontinuierlichen Abgabe an Wasserstoff gew?hrleistet werden, wodurch sich diese Methode nicht durchsetzte. (Steinberg, 1999)

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Eine andere Methode ist die Verbrennung von Methan durch die Verwendung eines elektrischen Kohlebogens. An diesem wird das Methan durch die Anregung in ein Plasma zersetzt. Die Reaktion findet unter leicht kontrollierbaren Umst?nden satt und kann dementsprechend vielseitig zur Produktion von Wasserstoff eingesetzt werden. Ein gro?er Nachteil dieser Methode ist der hohe elektrische Energieaufwand und den damit eingehenden hohen Kosten des Prozesses, um das Methan zu spalten. (Steinberg, 1999)

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Eine vielversprechende Methode ist die Umsetzung der Reaktion in einem Flüssigmetall-Blasens?ulenreaktor. In der unteren Abbildung ist ein grober Verlauf des Prozesses dargestellt. Hierzu wird das Methan durch ein flüssiges 新万博体育下载_万博体育app【投注官网】l, vor allem Zinn, geleitet. Die 新万博体育下载_万博体育app【投注官网】lschmelze liegt in einem teilgefüllten Edelstahlzylinder. Das Methan wird von unten in die hei?e Flüssigkeit geleitet und steigt als Blasen in der Flüssigkeit auf. Durch die hohen Temperaturen findet die Zersetzungsreaktion des Methans statt. Der dabei entstehende feste Kohlenstoff ist deutlich leichter als Zinn und kann an dessen Oberfl?che abgesch?pft werden. Im oberen Bereich des Edelstahlzylinders kann das Wasserstoffgas abgeleitet werden. Durch genauere Untersuchungen wurde festgestellt, dass nicht nur die oben erw?hnte Zersetzungsreaktion, sondern auch Unter- und Teilreaktionen stattfinden. (Schmidt, 2020)

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$$ 2 \mathrm{CH}_{4} \underset{-H_{2}}{\longrightarrow} C_{2} H_{6} \underset{-H_{2}}{\longrightarrow} C_{2} H_{4} \underset{-H_{2}}{\longrightarrow} C_{2} H_{2} \underset{-H_{2}}{\longrightarrow} C_{2} $$

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Aus diesem Grund k?nnen nicht nur die in der Reaktionsgleichung zu findenden Produkte, sondern auch andere Nebenprodukte wie unter anderem Aromaten, Olefine, Alkane und Paraffine im Abstrom des Wasserstoffgases nachgewiesen werden. Als letzter Schritt wird der Abstrom gefiltert. Der nun reine Wasserstoff kann abgeführt werden. Die Verunreinigungen werden in den Kreislauf zurückgeführt.

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