Motivation
Das Ziel dieser Arbeiten ist es, die Vorteile von technischen Keramiken nutzbar zu machen und dabei die Nachteile auszugleichen. Hierzu wurde ein neuartiger direkt elektrisch beheizter Rohrreaktor mit einem integrierten Widerstandsheizer aus Metall entwickeln, der Betriebstemperaturen von 1250°C und >100W/m² Leistungsabgabe zulässt, bei gleichzeitig technisch relevanten Spannungen und Stromstärken. Dies ist durch einen speziellen Hybridverbundwerkstoff gelungen, der die spröden Eigenschaften der Keramik kompensiert und so plötzliche Versagen von klassischen technischen Keramiken verhindert.
Zielsetzung
Es wurden bereits unterschiedliche elektrisch beheizte OCMC Keramiken entwickelt und getestet. Dabei hat sich eine OCMC-armiertes monolithisches Keramikrohr mit eingelegtem Edelstahlblech als besonders robust herausgestellt. Diese Bauform eignet sich besonders, da die OCMC-Fasern beim Brennprozess auf das starre Rohr aufschrumpfen und den metallischen Heizer anpressen. Der statische Druck, welche durch die Fasern nach dem Aushärten ausgeübt wird, führt zu einer Vorspannung in der Keramik und damit so zu einer besonders zu bevorzugenden Belastung.
Diese eOCMC-Rohre übertreffen mit Betriebstemperaturen von 1200°C und >100W/m² Leistungsabgabe klassische Rohrreaktoren aus Stahl deutlich.
In Zukunft werden folgende Ansätze zur Effizienzsteigerung der Gassynthese weiterverfolgt:
- Erprobung der faserverstärkter Oxidkeramiken für hohe Prozesstemperaturen bis 1250°C.
- Weiterentwicklung des in das Bauteil integrierten elektrischen Schichtheizleiters für eine leistungsfähige und effiziente Direktbeheizung bei hohen Temperaturen.
- Das Auftragen von katalytisch aktiver Substanzen auf der Rohrinnenseite oder -außenseite
- Wärmetausch der ein- und ausströmenden Gasströme für eine bedeutende Reduktion des Primärkraftstoffverbrauchs (Cold-In-Cold-Out-Prinzip)
Kontakt
Daniel Kleschew
M.Sc.Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Jörn Matthies
M.Sc.Wissenschaftlicher Mitarbeiter