tud
Physikalische und technische Aspekte der Ortho-Para-Umwandlung von Wasserstoff
2013-10-28
[Electronic ed.]
4519974-7
Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden
prv
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Fakultät Maschinenwesen
Bitzer-Stiftungsprofessur für Kälte-, Kryo- und Kompressorentechnik
male
Crailsheim
Für die Speicherung und den Transport von Wasserstoff ist die Verflüssigung und anschließende Lagerung in flüssiger Form wegen der deutlich vergrößerten Dichte oft die wirtschaftlichste Lösung. Bei Umgebungstemperatur besteht Wasserstoff zu 75% aus Orthowasserstoff und 25% aus Parawasserstoff. Bei der Verflüssigung ist zu beachten, dass es unterhalb von etwa 250 K zu einer exothermen Umwandlung von Ortho- zu Parawasserstoff kommt. Dadurch wird der Energieaufwand zur Verflüssigung vergrößert.
Die Entdeckung, dass es die Allotrope Ortho- und Parawasserstoff gibt, spielte eine wichtige Rolle bei der Entwicklung der Quantenphysik in den zwanziger und dreißiger Jahren des 20. Jahrhunderts. Heute sind vor allem die technischen Aspekte bei der Verflüssigung von Bedeutung. Im wissenschaftlichen Schrifttum fehlte bisher eine zusammenfassende Darstellung der physikalischen und technischen Aspekte. Diese Lücke soll mit dieser Arbeit geschlossen werden.
Es werden die Aspekte der Theorie der Unterschiede der beiden Wasserstoffallotrope Orthowasserstoff und Parawasserstoff, die Umwandlung von einem Allotrop in das andere, die Auswirkungen der Unterschiede auf die Stoffgrößen, die mögliche Messung der Anteile, die Selbstumwandlung, die gewollte und ungewollte katalytische Umwandlung sowie die großtechnischen Anwendungen behandelt. Im Rahmen der Arbeit wurde insbesondere die Umwandlung an dem kommerziell erhältlichen Katalysatormaterial Eisenoxid sowie die katalytische Umwandlung an Adsorptionsmaterialien zur kryogenen Wasserstoffspeicherung und Wasserstoffreinigung untersucht.
Neue Erkenntnisse der Arbeit sind zum einen ein verbessertes Verständnis der Aktivierung des kommerziell erhältlichen und eingesetzten Ortho-Para-Katalysators Eisenoxid, verbunden mit einer kostenoptimierten Möglichkeit der Aktivierung und zum anderen die ersten Messungen der katalytischen Aktivität neuer kryogener Speichermaterialien auf Basis der Wasserstoffadsorption.
620
ZP 4150, ZL 7500
Wasserstoff, Ortho-Para-Umwandlung, Orthowasserstoff, Parawasserstoff
hydrogen, ortho-para conversion, ortho hydrogen, para hydrogen
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-125767
Technische Universität Dresden
dgg
Technische Universität Dresden, Dresden
Jürgen
Essler
1982-11-26
aut
Hans
Quack
Prof. Dr. sc. techn.
dgs
rev
Gotthard
Seifert
Prof. Dr. rer. nat. habil.
rev
ger
2012-09-07
2013-03-20
born digital
Jürgen Essler
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doctoral_thesis