Wie funktioniert die Dampfreformierung?
Hierbei werden unter hoher Temperatur und hohem Druck Kohlenwasserstoffe mit Wasser umgesetzt. Dabei entsteht Synthesegas, ein Gemisch aus Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff.
Wasserstoff
Wasserstoff

=== Molekularer Wasserstoff ===
Kleinere Mengen Wasserstoff werden im Labor oftmals durch die Reaktion von verdünnten Säuren mit unedlen Metallen wie z. B. Zink gewonnen. Schematisch gilt:
Weiter kann molekularer Wasserstoff durch die Reaktion von Wasser mit Alkalimetallen dargestellt werden. Diese Methode wird aber aus Kostengründen nur bei Schauversuchen angewendet.
Das wichtigste großtechnische Verfahren zur industriellen Gewinnung von molekularem Wasserstoff ist die Dampfreformierung. Hierbei werden unter hoher Temperatur und hohem Druck Kohlenwasserstoffe mit Wasser umgesetzt. Dabei entsteht Synthesegas, ein Gemisch aus Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff. Das Mengenverhältnis der Reaktionsprodukte kann anschließend durch die sogenannte Wassergas-Shift-Reaktion eingestellt werden.
Derzeit gewinnt im Rahmen der Debatte um Power-To-Gas die Elektrolyse von Wasser immer mehr an Bedeutung. Bei der Wasserelektrolyse wird Wasser durch Zuführung von elektrischer Energie in die Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt.
: Wasser wird durch elektrischen Strom in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten.
Dampfreformierung
Dampfreformierung mit partieller Oxidation, CO-Konvertierung und Kohlenstoffdioxidabsorption (, , , , ).
Die Dampfreformierung (im technischen Sprachgebrauch auch Dampfreforming, ) ist das zurzeit bedeutendste großindustrielle Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff aus kohlenstoffhaltigen Energieträgern und Wasser. Erdgas ist derzeit der wichtigste Rohstoff, prinzipiell eignen sich viele aliphatische Kohlenwasserstoffe wie Leichtbenzin, Methanol, Biogas oder Biomasse als Ausgangsmaterial. Die Dampfreformierung ist eine endotherme Reaktion, bei der die benötigte Wärme der Reaktion zugeführt werden muss. Durch gleichzeitige partielle Oxidation der Kohlenwasserstoffe kann das Verfahren auch autotherm durchgeführt werden. Der Wirkungsgrad (Erdgas zu Wasserstoff) liegt bei ca. 60 bis 70 %. Methan Wasserstoffherstellung
Dampfreformierung
Dampfreformierung mit partieller Oxidation, CO-Konvertierung und Kohlenstoffdioxidabsorption (, , , , ).
Die Dampfreformierung (im technischen Sprachgebrauch auch Dampfreforming, ) ist das zurzeit bedeutendste großindustrielle Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff aus kohlenstoffhaltigen Energieträgern und Wasser. Erdgas ist derzeit der wichtigste Rohstoff, prinzipiell eignen sich viele aliphatische Kohlenwasserstoffe wie Leichtbenzin, Methanol, Biogas oder Biomasse als Ausgangsmaterial. Die Dampfreformierung ist eine endotherme Reaktion, bei der die benötigte Wärme der Reaktion zugeführt werden muss. Durch gleichzeitige partielle Oxidation der Kohlenwasserstoffe kann das Verfahren auch autotherm durchgeführt werden. Der Wirkungsgrad (Erdgas zu Wasserstoff) liegt bei ca. 60 bis 70 %. Methan

==== Dampfreformierung und partielle Oxidation ====
Dampfreformierung mit partieller Oxidation, CO-Konvertierung und Kohlenstoffdioxidabsorption (, , , , ).
Folgeprodukte der Dampfreformierung von Methan (Auswahl).
Die Dampfreformierung, die partielle Oxidation und die Wassergas-Shift-Reaktion sind großtechnische durchgeführte Reaktionen. Das zunächst entstehende Produkt der Dampfreformierung ist ein als Synthesegas bezeichnet Gasgemisch, das unter anderem für die Produktion von Methanol verwendet wird.
Die partielle Oxidation von Methan wird ebenfalls als katalytisches Verfahren durchgeführt. Dabei reagiert Methan mit Sauerstoff in einer exothermen Reaktion zu Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff. Der Energiebedarf der partiellen Oxidation ist daher geringer ist als bei der Dampfreformierung, erfordert jedoch den Einsatz von reinem Sauerstoff als Reaktand. Weiterhin besteht die Gefahr einer Explosion bei instabilen Prozessbedingungen.
Eine Kombination beider Prozesse, bei der die partielle Oxidation den Energiebedarf der Dampfreformierung deckt, wird Autothermale Reformierung genannt.
Ist Wasserstoff das Zielprodukt, wird das entstandene Kohlenstoffmonoxid mit weiterem Wasser in einem sogenannten Sekundärreformer einer Wassergas-Shift-Reaktion zu Kohlenstoffdioxid und weiterem Wasserstoff umgesetzt. Als Katalysatoren dienen Eisen(III)-oxid-Kontakte.
Der im Jahr 2010 hergestellte Wasserstoff wurde zu 98 % durch Dampfreformierung hergestellt. Die Folgeprodukte der Dampfreformierung und der partiellen Oxidation sind vielfältig. Je nach Kohlenstoffmonoxid zu Wasserstoffverhältnis wird das Synthesegas zur Methanolherstellung oder zur Hydroformylierung von Olefinen eingesetzt. Reiner Wasserstoff wird zur Produktion von Ammoniak im Haber-Bosch-Verfahren oder für Hydrierungen eingesetzt. Wasserstoffherstellung

==== Autotherme Reformierung ====
Einteilung der klassischen Reformierungsverfahren
Die autotherme Reformierung ist eine Kombination aus Dampfreformierung und partieller Oxidation, durch die der Wirkungsgrad optimiert wird. Dabei kann beispielsweise Methanol wie auch jeder andere Kohlenwasserstoff beziehungsweise jedes Kohlenwasserstoffgemisch (Erdgas, Benzin, Diesel usw.) verwendet werden. Die beiden Verfahren werden so miteinander kombiniert, dass sich der Vorteil der Oxidation (Bereitstellung von Wärmeenergie) mit dem Vorteil der Dampfreformierung (höhere Wasserstoffausbeute) optimierend ergänzt. Dies geschieht durch genaue Dosierung der Luft- und Wasserdampfzufuhr. An die hier eingesetzten Katalysatoren werden besonders hohe Ansprüche gestellt, da sie sowohl die Dampfreformierung mit der Wassergas-Shift-Reaktion als auch die partielle Oxidation begünstigen müssen.