DE19703749A1 - Verfahren zur Freisetzung von Wasserstoff aus einem Speichermedium - Google Patents
Verfahren zur Freisetzung von Wasserstoff aus einem SpeichermediumInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Freisetzung von Wasserstoff aus
einem Speichermedium durch Temperaturerhöhung bei hoher spezifischer
Speicherkapazität und geringem Bedarf an Prozeßenergie für den Speicher.
Das Verfahren erlaubt es, den Speicher auf niedrigem Druck und
Temperaturniveau in Bezug auf Umgebungsdruck und -temperatur zu
betreiben. Nach seiner Entladung ist das Speichermedium mehrfach
wiederbeladbar und/oder durch beladenes Speichermedium ersetzbar.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann zur rationellen Langzeit- und
Kurzzeitspeicherung von Wasserstoff für die Versorgung von stationären
oder mobilen Energieerzeugungsanlagen verwendet werden.
Bisher bekannte Möglichkeiten der Wasserstoffspeicherung für kleinere bis
mittlere stationäre und mobile Energieerzeugungsanlagen sind
Druckgasbehälter, hochisolierte Tanks für flüssigen Wasserstoff und die
Speicherung in ab-/adsorbtiven Medien. Nachteile der Druckgasspeicherung
sind der hohe Volumenbedarf und die Sicherheitsrisiken. Für die
Speicherung von flüssigem Wasserstoff sind die hohen Leckverluste und der
hohe Energiebedarf für die Verflüssigung nachteilig. Für die ab-/adsorbtive
Speicherung und Freisetzung sind bisher keine energiegünstigen und
wirtschaftlichen Verfahren bekannt.
Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das bei
hoher spezifischer Speicherkapazität und geringer Prozeßenergie für den
Betrieb des Speichers und geringen Leckverlusten des gespeicherten
Wasserstoffs diesen in einfacher Weise freisetzt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu entwickeln, das es erlaubt,
einen mit einem Speichermedium gefüllten Wasserstoffspeicher auf
niederem Druck- und Temperaturniveau in Bezug auf Umgebungsdruck und
-temperatur zu betreiben.
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß, wie im Patentanspruch
formuliert, ein Speichermedium mit hoher spezifischer Speicherkapazität in
einen Speicher eingebracht wird und daß durch nacheinanderfolgendes
zonenweises Aufheizen einzelner Speicherbereiche, die gegeneinander
gasdicht abgesperrt sind, der Wasserstoff freigesetzt wird. Durch die nur
zonenweise Aufheizung des Speichers wird ein besonders energiegünstiger
Betrieb des Speichers gewährleistet. Die Anordnungen zur Durchführung
des Verfahrens gestattet die Freisetzung des Wasserstoffs bei annähernd
konstantem Druck. Entladenes Speichermedium kann im Speicher mehrfach
wieder be- und entladen oder durch beladenes Speichermedium ersetzt
werden. Da die Beladung ebenfalls zonenweise, unter der für die Abführung
der Adsorptionswärme notwendigen Kühlung nur der jeweiligen zu
beladenen Zone erfolgt, wird auch bei der Beladung ein sehr
energiegünstiger Betrieb des Speichers gewährleistet.
In einem gasdichten Speicher 2 befinden sich die mit unter hohem Druck mit
Wasserstoffgas gefüllten Mikroglashohlkugeln als Speichermedium 3. Der
Speicher 2 wird mit dem geladenen Speichermedium 3 über die
wasserstoffgasdichte Kupplung 4 nachgefüllt. Über die Schleuse 5 kann
entladenes Speichermedium in die Auffangvorrichtung 8 abgeführt werden.
Eine Pumpe 7 dient zur Evakuierung der Schleuse 5. Durch die Heizung 6
wird der Wasserstoff aus dem Speichermedium 3 unmittelbar in der
Heizzone freigesetzt. Außerhalb der Heizzone befindet sich das
Speichermedium 3 auf Umgebungstemperatur. Der Faltenbalg 1
gewährleistet einen konstanten Wasserstoffabgabedruck, der sich annähernd
auf Umgebungsdruck befindet.
In einem Speicher 2 befinden sich gasdichte Behälter 10, in denen sich
jeweils als Speichermedium 3 platinhaltiges Zeolith und eine aus
spiralförmigen Rohren bestehende Heizung/Kühlung 6 befindet. Jeder
Behälter 10 ist mit einem steuerbaren Ein-/Auslaßventil 11 versehen. Die
Aufteilung des Speichers 2 in die Behälter 10 gewährleistet, daß nur der
Wasserstoff in der jeweils beheizten Zone bei geöffnetem Ventil 11
freigesetzt wird und die übrigen Bereiche auf Umgebungstemperatur bleiben
und weder Wasserstoff aufnehmen noch abgeben können. Jedes Ventil führt
über eine Sammelleitung 9 und die Membranpumpe 7 an einen Faltenbalg 1,
der einen konstanten Wasserstoffabgabedruck gewährleistet, der sich
annähernd auf Umgebungsdruck befindet. Eine Beladung der Behälter 10
mit Wasserstoff kann zonenweise bei jeweils geöffnetem Ventil 11 und zur
Abführung der Adsorptionswärmer unter Kühlung durch die
Heizung/Kühlung 6 erfolgen. Der für die Beladung benötigte Wasserstoff
kann großtechnisch oder mit einer in Nähe des Speichers befindlichen
solarstrombetriebenen Elektrolyseanlage erzeugt werden. Alternativ sind
entladene Behälter 10 jeweils einzeln durch beladene austauschbar.
1
Faltenbalg
2
Speicher
3
Speichermedium
4
gasdichte Kupplung
5
Schleuse
6
Heizung/Kühlung
7
Membranpumpe
8
Auffangvorrichtung
9
Sammelleitung
10
gasdichter Behälter
11
Ein-/Auslaßventil
Claims (13)
1. Verfahren zur Freisetzung von Wasserstoff aus einem von einem
Behälter umgebenen Speichermedium unter Ausschluß der äußeren
Atmosphäre durch Temperaturerhöhung, wobei das entladene
Speichermedium mehrfach be- und entladbar und/oder gegen beladenes
Speichermaterial austauschbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die
Aufheizung des Speichermediums zonenweise nacheinander erfolgt und der
Abgabedruck konstant oder annähernd konstant, vorzugsweise auf den
Druck der äußeren Atmosphäre, gehalten wird und der jeweils auf niederer
Temperatur, vorzugsweise auf Umgebungstemperatur, befindliche Bereich
des Speichers gegen die Heizzone gasdicht abgesperrt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als
Speichermedium Mikrohohlglaskugeln verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als
Speichermedium ein Zeolith oder ein Gemisch von Zeolithen, welches ganz
oder teilweise in Kontakt mit einem oder mehreren Metallen der achten
Nebengruppe des PSE steht, verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als
Speichermedium ein oder mehrere Metallhydride verwendet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als
Speichermedium Aktivkohle verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur
Konstanthaltung des Abgabedrucks ein Faltenbalg verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur
Konstanthaltung des Abgabedrucks eine Zylinder-Kolben-Anordnung
verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur
Konstanthaltung des Abgabedrucks ein Siphon verwendet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1 und 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Absperrung des auf niederer Temperatur befindlichen Bereichs des
Speichers gegen die Heizzone das in den einzelnen Heizzonen befindliche
Speichermaterial jeweils für sich von einer gasdichten Hülle umgeben ist,
die sich über eine oder mehrere Öffnungen mit jeweils steuerbarem
Verschluß mit dem Speicherausgang strömungsmechanisch verbinden läßt.
10. Verfahren nach Anspruch 1 und 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wiederbeladung von entladenem Speichermaterial im Speicher
selbst zonenweise nacheinander erfolgt.
11. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß für die zonenweise Temperaturerhöhung
bzw. Temperaturerniedrigung eine oder mehrere spiralförmige
Leiterschleifen aus rohrförmigem, vorzugsweise elektrisch leitendem,
Material als Heiz- bzw. Kühlkörper im unteren Bereich des Speichers in der
Nähe seiner Auslaßöffnung und/oder im gesamten Speichervolumen jeweils
zonenweise benachbart vorgesehen sind.
12. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Speicherausgang und der
Vorrichtung zur Aufrechterhaltung eines konstanten Abgabedrucks eine
Membranpumpe verwendet wird.
13. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß für die Nachfüllung von beladenem
Speichermedium am oben befindlichen Speichereinlaß eine gasdichte,
totvolumenfreie Behälterkupplung und für die Entnahme von entladenem
Speichermedium am unten gelegenen Speicherablaß eine evakuierbare
Schleuse vorgesehen ist.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE19703749A DE19703749A1 (de) | 1997-01-24 | 1997-01-24 | Verfahren zur Freisetzung von Wasserstoff aus einem Speichermedium |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| DE19703749A DE19703749A1 (de) | 1997-01-24 | 1997-01-24 | Verfahren zur Freisetzung von Wasserstoff aus einem Speichermedium |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19703749A1 true DE19703749A1 (de) | 1998-07-30 |
Family
ID=7819000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19703749A Withdrawn DE19703749A1 (de) | 1997-01-24 | 1997-01-24 | Verfahren zur Freisetzung von Wasserstoff aus einem Speichermedium |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19703749A1 (de) |
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1997
- 1997-01-24 DE DE19703749A patent/DE19703749A1/de not_active Withdrawn
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