Die Wassergas-Shift-Reaktion (englisch: Water-Gas Shift Reaction, WGS) ist eine chemische Reaktion, die bei der Wasserstoffproduktion aus Kohlenwasserstoffen oder Kohle eine zentrale Rolle spielt. Sie wird typischerweise als Folgereaktion in Prozessen wie der Dampfreformierung eingesetzt.
Bedeutung der Reaktion
- Erhöhung der Wasserstoffausbeute:
Sie wandelt Kohlenmonoxid, ein Nebenprodukt der Dampfreformierung, in Wasserstoff um, was die Effizienz des Gesamtprozesses steigert. - Reduktion des Kohlenmonoxid-Gehalts:
CO ist giftig und muss in Anwendungen wie Brennstoffzellen entfernt werden.
Reaktionsbedingungen
Die Wassergas-Shift-Reaktion läuft in zwei Stufen ab, um eine optimale Wasserstoffproduktion zu gewährleisten:
- Hochtemperatur-Shift (HTS):
- Temperatur: 300–450 °C
- Katalysator: Eisenoxid (Fe₃O₄) mit Chromoxid (Cr₂O₃) als Promotor
- Ziel: Schnelle Konversion von CO zu CO₂ und H₂
- Niedertemperatur-Shift (LTS):
- Temperatur: 200–250 °C
- Katalysator: Kupferoxid (CuO) mit Zinkoxid (ZnO) und Aluminiumoxid (Al₂O₃)
- Ziel: Maximierung des Wasserstoffgehalts durch weitere CO-Konversion
Anwendungen
Die Wassergas-Shift-Reaktion wird vor allem in Prozessen zur Wasserstoffgewinnung eingesetzt, z. B.:
- Dampfreformierung: Nach der Primärreaktion, um Wasserstoff zu erzeugen.
- Kohlevergasung: Bei der Umwandlung von Kohle in Synthesegas (CO und H₂).
- Brennstoffzellen: Zur Reinigung des Brennstoffs, da CO die Brennstoffzellen-Katalysatoren vergiften kann.
