Exhaust gas reforming of gasoline at moderate temperatures

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Exhaust gas reforming of gasoline at moderate temperatures

Jamal, Y. / Wagner, T. / Wyszynski, M.L.

Das heiße Abgas aus Verbrennungsmotoren kann wegen seines Wasserdampfgehaltes dazu genutzt werden, mit Ausgangsbrennstoff während des Betriebs einen reformierten Brennstoff zu erzeugen. Dieser enthält vor allem Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Stickstoff, daneben auch etwas Methan und andere Kohlenwasserstoffe. Auf diese Weise kann eine verbesserte magere Verbrennung mit geringerer Emission und höherem Wirkungsgrad erreicht werden. Auf vorangegangene Versuche dieser Art wird kurz eingegangen. Untersucht wurde die Nutzbarkeit eines Reformers bei niedrigen Temperaturen und das Verhalten des Motors mit dem reformierten Brennstoff als Additiv. Thermodynamische Vorüberlegungen zeigen, daß der reformierte Brennstoff einen höheren Heizwert hat als der Standardbrennstoff mit der mittleren Zusammensetzung C(7,25)H(12,85). Im Versuch wurde ein synthetisches Abgas aus der Verbrennung von Propan eingesetzt. Zur Einstellung von Versuchsparametern wurde mit Hilfe von Gleichgewichtsberechnungen die Produktzusammensetzung bei Variation des Abgas-Treibstoff-Verhältnisses, der Reaktionstemperatur und des Luftüberschusses berechnet. Zur Vermeidung von Koksabscheidungen und Erzielung eines hohen Brennwertes (hoher Wasserstoffgehalt) wurde Brennstoff mit dreifachem stöchiometrischen Überschuß umgesetzt. Der Versuch gelang auch bei niedrigen Temperaturen, allerdings war die Ausbeute an Wasserstoff und Kohlenmonoxid dann niedriger. Der günstigste reformierte Brennstoff RF3 wurde bei einer Reaktor-Eintrittstemperatur von 650 Grad C gewonnen, war rußfrei und hatte folgende Zusammensetzung in Molprozent: H2 13, CO und CO2 je 9, Wasser 5 und Methan 1. Im Betrieb betrug der Druck 2 bar, der Zündzeitpunkt 30 bis 35 Grad KW, die Drehzahl 2000 pro Minute und das Zufuhrverhältnis 4 zu 10. Der reformierte Brennstoff bewirkt weniger Schadstoffe im Abgas, höhere Effizienz und geringere Druckschwankungen. Wünschenswert wäre noch Arbeit an der Verbesserung des Katalysators im Reformer.