Wassergas-Shift-Reaktion

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Die Wassergas-Shift-Reaktion, kurz auch WGS oder "Wassergas-Konvertierungsreaktion", ist ein Verfahren zur Verringerung des Kohlenstoffmonoxid-Anteils in Synthesegas und zur Erzeugung von Wasserstoff.

\mathrm{ CO + H_2O \;\overrightarrow{\leftarrow}\; CO_2 + H_2}  \qquad  \Delta H_{R\ 298}^0 = -41{,}2\ \mathrm{kJ/mol}
Abnahme der negativen freien Enthalpie G(T) mit steigender Temperatur.

Unter Zugabe von Wasserdampf reagiert das CO zu CO2 und H2. Die Reaktionsenthalpie von −41,2 kJ/mol ist recht niedrig. Mit steigender Temperatur verschiebt sich das chemische Gleichgewicht von den Reaktionsprodukten hin zu den Reaktionsedukten. Bei ca. 700 °C steigt die negative freie Enthalpie auf 0 kJ/mol, bei höheren Temperaturen verläuft die Reaktion nicht mehr spontan.

Bei höherer Temperatur liegt eine schnelle Kinetik, aber ein ungünstiges chemisches Gleichgewicht vor. Eisen(III)-oxid-Katalysatoren beschleunigen die Umsetzung bei niedrigen Temperaturen von 250 bis 450 °C. In chemischen Reaktoren wird die Shift-Reaktion oft zweistufig durchgeführt: in einer Hochtemperatur- und Niedertemperatur-Shiftstufe (kurz: HT- und NT-Shift). Der CO-Gehalt lässt sich so je nach Fahrweise des Reaktors auf 0,6 bis 1,5 Vol.-% absenken.

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Literatur[Bearbeiten]

  • J. Pasel, et al.: Test of a water-gas-shift reactor on a 3 kWe-scale – design points for high- and low-temperature shift reaction. In: Journal of Power Sources 152 (2005) S. 189-195, doi:10.1016/j.jpowsour.2004.12.051