DE102020202677A1 - Fuel gas cleaning - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Trenneinrichtung (1) zur Trennung eines Gases von Dampfresten (18) eines flüssigen Trägers im Gasstrom (16), umfassend eine nanoporöse Keramikmembran (2) in Röhrenform, deren innere Oberfläche (3) mit einer Polymerbeschichtung (4) versehen ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Brennstoffzellensystem (6). Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Trennung eines Gases von Dampfresten (18) eines flüssigen Trägers im Gasstrom (16) sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Brennstoffzelle (9).The invention relates to a separating device (1) for separating a gas from vapor residues (18) of a liquid carrier in the gas stream (16), comprising a nanoporous ceramic membrane (2) in the form of a tube, the inner surface (3) of which is provided with a polymer coating (4) . The invention also relates to a fuel cell system (6). The invention also relates to a method for separating a gas from vapor residues (18) of a liquid carrier in the gas stream (16) and a method for operating a fuel cell (9).

Description

Die Erfindung betrifft eine Trenneinrichtung zur Trennung eines Gases von Dampfresten eines flüssigen Trägers in einem Gasstrom, ein Brennstoffzellensystem, ein Verfahren zur Trennung eines Gases von Dampfresten eines flüssigen Trägers im Gasstrom sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Brennstoffzelle.The invention relates to a separating device for separating a gas from vapor residues of a liquid carrier in a gas stream, a fuel cell system, a method for separating a gas from vapor residues of a liquid carrier in the gas stream and a method for operating a fuel cell.

Eine Möglichkeit Wasserstoffgas zu speichern und zu Lagern ist die Hydrierung in speziellen flüssigen aromatischen Verbindungen, den sogenannten LOHCs (Liquid Organic Hydrogen Carriers). Heute werden dafür z.B. Toluol (C7H8), Methylcyclohexan (C7H14), N-Ethylcarbazol (C14H13N), Dibenzyltoluol (C21H20) oder ähnliche Verbindungen verwendet. Der in diesen Flüssigkeiten durch Hydrierung gespeicherte Wasserstoff wird bei Bedarf durch Erhitzen des Hydrats an einem zur Speicherflüssigkeit passenden Katalysator zurückgewonnen. Da bei der Erhitzung aber ebenfalls gasförmige Anteile der Speicherflüssigkeit, des LOHC, auftreten, selbst wenn die Verdampfungstemperatur des jeweiligen LOHC noch nicht erreicht wurde, kommt es zu Verunreinigungen des Wasserstoffgases durch höhermolekulare gasförmige Anteile des LOHC, welche zur Beeinträchtigung der Lebensdauer der Brennstoffzelle führen können, wenn diese gasförmigen Anteile des LOHC in die Brennstoffzelle gelangen. Eine Gasreinigung ist daher unumgänglich.One possibility to store and store hydrogen gas is the hydrogenation in special liquid aromatic compounds, the so-called LOHCs (Liquid Organic Hydrogen Carriers). Today, for example, toluene (C 7 H 8 ), methylcyclohexane (C 7 H 14 ), N-ethylcarbazole (C 14 H 13 N), dibenzyltoluene (C 21 H 20 ) or similar compounds are used. The hydrogen stored in these liquids by hydrogenation is recovered if required by heating the hydrate on a catalyst suitable for the storage liquid. However, since gaseous portions of the storage fluid, the LOHC, also occur during heating, even if the evaporation temperature of the respective LOHC has not yet been reached, the hydrogen gas is contaminated by higher molecular weight gaseous portions of the LOHC, which can impair the service life of the fuel cell when these gaseous parts of the LOHC get into the fuel cell. Gas cleaning is therefore essential.

Eine Möglichkeit das wiedergewonnene Wasserstoffgas von den flüchtigen Restanteilen des LOHC zu befreien ist beispielsweise das Gasgemisch unter den Taupunkt des jeweiligen LOHC abzukühlen und die höhermolekularen Anteile des Trägers dadurch von Wasserstoffgas zu trennen. Dabei wird das erhitzte Gasgemisch soweit heruntergekühlt, bis nur noch der Wasserstoff in Gasform übrigbleibt. Je nach verwendeter Trägerflüssigkeit müssen dabei unterschiedlich tiefe Temperaturen erreicht werden. Dieses Verfahren ist mit einem erheblichen Energieaufwand verbunden, zumal das gewonnene Wasserstoffgas nach der Reinigung wieder auf die Temperatur der Brennstoffzelle erwärmt werden muss, bevor es in der Brennstoffzelle verwendet werden kann.One possibility to free the recovered hydrogen gas from the volatile residual components of the LOHC is, for example, to cool the gas mixture below the dew point of the respective LOHC and thereby separate the higher molecular weight components of the carrier from the hydrogen gas. The heated gas mixture is cooled down until only the hydrogen remains in gaseous form. Depending on the carrier liquid used, different low temperatures must be reached. This process is associated with a considerable amount of energy, especially since the hydrogen gas obtained has to be reheated to the temperature of the fuel cell after cleaning before it can be used in the fuel cell.

Beides, das Abkühlen wie auch das Aufheizen, erfordert einen erheblichen Energieeinsatz, der mit zunehmendem Gasbedarf und mit zunehmender Anlagengröße einen immer größeren Energieaufwand bedeutet und bei mehreren Kubikmetern Gas pro Stunde schnell unwirtschaftlich werden kann.Both cooling and heating require a considerable amount of energy, which means an ever greater expenditure of energy with increasing gas requirements and increasing system size and can quickly become uneconomical with several cubic meters of gas per hour.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Trenneinrichtung zur Trennung eines Gases von Dampfresten eines flüssigen Trägers in einem Gasstrom und ein Brennstoffzellensystem bereitzustellen, bei denen eine Trennung von Gas und Träger möglichst einfach, zuverlässig und kostengünstig möglich ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein entsprechendes Verfahren zur Trennung eines Gases von Dampfresten eines flüssigen Trägers im Gasstrom sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Brennstoffzelle anzugeben.The object of the invention is to provide a separating device for separating a gas from vapor residues of a liquid carrier in a gas stream and a fuel cell system in which a separation of gas and carrier is possible as simply, reliably and inexpensively as possible. A further object of the invention is to provide a corresponding method for separating a gas from vapor residues of a liquid carrier in the gas stream and a method for operating a fuel cell.

Die Erfindung löst die auf eine Trenneinrichtung gerichtete Aufgabe, indem sie vorsieht, dass eine derartige Einrichtung zur Trennung eines Gases von Dampfresten eines flüssigen Trägers im Gasstrom eine nanoporöse Keramikmembran in Röhrenform umfasst, deren innere Oberfläche mit einer Polymerbeschichtung versehen ist.The invention solves the problem directed to a separating device by providing that such a device for separating a gas from vapor residues of a liquid carrier in the gas flow comprises a nanoporous ceramic membrane in tubular form, the inner surface of which is provided with a polymer coating.

Nanoporöse Membranen zeichnen sich durch Poren mit einem Durchmesser im Nanometer- und Subnanometerbereich aus, die für flüssige oder gasförmige Stoffgemische durchlässig sein können, abhängig von der Größe der Atome bzw. Moleküle.Nanoporous membranes are characterized by pores with a diameter in the nanometer and sub-nanometer range, which can be permeable to liquid or gaseous mixtures of substances, depending on the size of the atoms or molecules.

Die nanoporöse Keramikmembran in Röhrenform ist von innen mit einer auf den jeweils verwendeten flüssigen Träger abgestimmten Polymerbeschichtung versehen. Durch diese spezielle Beschichtung und die porösen Strukturen der Keramikmembrane können die Gasatome ungehindert nach außen diffundieren. Die Moleküle des flüssigen Trägers, die typischerweise erheblich größer als die Atome des Gases sind, verbleiben in der Röhre und werden durch den Gasstrom weitertransportiert.The inside of the tubular nanoporous ceramic membrane is provided with a polymer coating tailored to the liquid carrier used. Thanks to this special coating and the porous structures of the ceramic membrane, the gas atoms can diffuse outwards unhindered. The molecules of the liquid carrier, which are typically considerably larger than the atoms of the gas, remain in the tube and are transported on by the gas flow.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung betragen die Porenöffnungen der Polymerbeschichtung für Wasserstoff zwischen 3 und 4Ä.In an advantageous embodiment of the invention, the pore openings of the polymer coating for hydrogen are between 3 and 4 Å.

Es ist ferner zweckmäßig, wenn die Keramikmembran in einer Auffanghülle angeordnet ist, sodass die abgetrennten Gasatome aufgefangen werden können.It is also useful if the ceramic membrane is arranged in a collecting envelope so that the separated gas atoms can be collected.

Die Erfindung löst die auf ein Brennstoffzellensystem gerichtete Aufgabe, indem sie vorsieht, dass das Brennstoffzellensystem einen Speicher zum Speichern eines Fluids bestehend aus zu einem flüssigen Träger durch Hydrierung addiertem Wasserstoff umfasst, ferner eine mit dem Speicher verbundene Dehydriereinrichtung zur Rückgewinnung des Wasserstoffs aus dem beladenen flüssigen Träger durch Zufuhr von Wärme zum Fluid, wobei die Reaktion durch einen Katalysator beschleunigt wird, und eine mit der Dehydriereinrichtung verbundene Brennstoffzelle, wobei eine Trenneinrichtung zwischen der Dehydriereinrichtung und der Brennstoffzelle angeordnet ist.The invention solves the problem directed to a fuel cell system by providing that the fuel cell system comprises a storage unit for storing a fluid consisting of hydrogen added to a liquid carrier by hydrogenation, furthermore a dehydration device connected to the storage unit for recovering the hydrogen from the loaded liquid Carrier by supplying heat to the fluid, the reaction being accelerated by a catalyst, and a fuel cell connected to the dehydrogenation device, with a separating device being arranged between the dehydrogenation device and the fuel cell.

Dabei ist es zweckmäßig, wenn eine Trägerleitung für den dehydrierten Träger am Ende der Filterstrecke, also am im Betrieb des Brennstoffzellensystems stromabwärtigen Ende der polymerbeschichteten nanoporösen Keramikmembran an diese anschließend, von der Trenneinrichtung abzweigt und in einen Auffangbehälter mündet. Allein durch den Transport durch die Trägerleitung werden die Dampfreste des Trägers abgekühlt und als Kondensat dann dem Auffangbehälter zugeführt.It is useful if a carrier line for the dehydrated carrier at the end of the filter section, that is, at the downstream end of the during operation of the fuel cell system polymer-coated nanoporous ceramic membrane adjoining this, branches off from the separating device and opens into a collecting container. The vapor residues from the carrier are cooled down simply by being transported through the carrier line and then fed to the collecting container as condensate.

Die Erfindung löst die auf ein Verfahren zur Trennung eines Gases von Dampfresten eines flüssigen Trägers im Gasstrom gerichtete Aufgabe, indem sie vorsieht, dass der Gasstrom eine nanoporöse Keramikmembran in Röhrenform durchströmt, deren innere Oberfläche mit einer Polymerbeschichtung versehen ist.The invention solves the problem directed to a method for separating a gas from vapor residues of a liquid carrier in the gas flow by providing that the gas flow flows through a nanoporous ceramic membrane in tubular form, the inner surface of which is provided with a polymer coating.

Dabei ist es zweckmäßig, wenn das Gas nach Durchströmen der Polymerbeschichtung und der Keramikmembran aufgefangen wird.It is useful if the gas is collected after flowing through the polymer coating and the ceramic membrane.

Vorteilhafterweise wird das Verfahren kontinuierlich durchgeführt, so dass ein Verbraucher ebenfalls kontinuierlich betrieben werden kann.The method is advantageously carried out continuously, so that a consumer can also be operated continuously.

Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn als Gas Wasserstoff aus LOHC als flüssigem Träger abgetrennt wird.It is also advantageous if hydrogen is separated as the gas from LOHC as the liquid carrier.

Die auf ein Verfahren zum Betrieb einer Brennstoffzelle gerichtete Aufgabe wird durch folgende Verfahrensschritte gelöst:

  • - Entnehmen zumindest einer Teilmenge eines Fluids bestehend aus zu einem flüssigen Träger durch Hydrierung addiertem Wasserstoff aus einem Speicher,
  • - Dehydrieren (Erwärmen in Gegenwart eines passenden Katalysators) der entnommenen Teilmenge des Fluids, so dass ein Gasstrom aus Wasserstoff und Dampfresten des Trägers entsteht,
  • - Trennen des Wasserstoffs von den Dampfresten des Trägers im Gasstrom, indem der Gasstrom eine nanoporöse Keramikmembran in Röhrenform durchströmt, deren innere Oberfläche mit einer Polymerbeschichtung versehen ist,
  • - Zuführen des Wasserstoffs zur Brennstoffzelle und
  • - Einleiten des verbleibenden Trägers in einen Auffangbehälter.
The object aimed at a method for operating a fuel cell is achieved by the following method steps:
  • - Removal of at least a partial amount of a fluid consisting of hydrogen added to a liquid carrier by hydrogenation from a storage device,
  • - Dehydration (heating in the presence of a suitable catalyst) of the partial amount of the fluid withdrawn, so that a gas stream of hydrogen and vapor residues from the carrier is created,
  • - Separation of the hydrogen from the vapor residues of the carrier in the gas flow by the gas flow flowing through a nanoporous ceramic membrane in the form of a tube, the inner surface of which is provided with a polymer coating,
  • - Supplying the hydrogen to the fuel cell and
  • - Introducing the remaining carrier into a collecting container.

Ein großer Vorteil der Erfindung gegenüber bisherigen Verfahren, bei denen das durch Erwärmen der gespeicherten Flüssigkeit erhaltene Gas mit großem Energieaufwand wieder unter den Taupunkt des flüssigen Trägers abgekühlt werden muss, ist, dass kein Wiederaufheizen des Gases (Wasserstoff) notwendig ist. Dadurch, dass das Gas nicht stark abgekühlt und danach wieder angewärmt werden muss, ergeben sich große Energieeinsparpotentiale, was den Gesamtwirkungsgrad der Brenngasaufbereitungsanlage erheblich steigert.A great advantage of the invention compared to previous methods in which the gas obtained by heating the stored liquid has to be cooled again to below the dew point of the liquid carrier with great energy expenditure, is that no reheating of the gas (hydrogen) is necessary. Because the gas does not have to be cooled down significantly and then reheated, there is great potential for energy savings, which significantly increases the overall efficiency of the fuel gas processing system.

Weiter wird die Anlage konstruktiv einfacher, es entfallen die Kühlanlage für das Gasgemisch, die Kondensatabscheider und die zusätzliche Heizung für das Wasserstoffgas.In addition, the system is structurally simpler, the cooling system for the gas mixture, the condensate separator and the additional heating for the hydrogen gas are omitted.

Dadurch kann das Wasserstoffgas direkt der Brennstoffzelle zugeführt werden, was weitere Energie einspart. Der Wirkungsgrad der Gasaufbereitungsanlage und die Gesamtenergieausbeute der Anlage kann dadurch erheblich gesteigert werden.This allows the hydrogen gas to be fed directly to the fuel cell, which saves further energy. The efficiency of the gas processing system and the overall energy yield of the system can be increased considerably as a result.

Zusätzlich kann diese Art der Gasreinigung durch einfaches Parallelschalten der durch nanoporöse Keramikmembrane gebildeten Röhren einfach an die jeweilige Größe des Brennstoffzellensystems angepasst werden.In addition, this type of gas cleaning can be easily adapted to the respective size of the fuel cell system by simply connecting the tubes formed by nanoporous ceramic membranes in parallel.

Die bisher verbauten Gasreinigungsanlagen sind durch den großen technischen Aufwand groß und sehr kostenintensiv, sowohl in der Anschaffung wie auch im Unterhalt. Durch die hier vorgestellte Lösung kann die Anlage kleiner und billiger gebaut werden. Außerdem ist durch den Wegfall beweglicher Komponenten mit einer längeren Standzeit und einem geringeren Wartungsaufwand zu rechnen. Die Betriebskosten reduzieren sich dadurch ebenfalls. Es ergeben sich daraus größere Einsparungspotentiale, sowohl bei der Anschaffung wie auch im Unterhalt.The gas cleaning systems installed so far are large and very costly due to the great technical effort involved, both in terms of purchase and maintenance. With the solution presented here, the system can be built smaller and cheaper. In addition, the elimination of moving components means a longer service life and lower maintenance costs. This also reduces operating costs. This results in greater savings potential, both in terms of purchase and maintenance.

Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen schematisch und nicht maßstäblich:

  • 1 eine Trenneinrichtung und
  • 2 ein Brennstoffzellensystem.
The invention is explained in more detail by way of example with reference to the drawings. They show schematically and not to scale:
  • 1 a separator and
  • 2 a fuel cell system.

Die 1 zeigt schematisch und beispielhaft eine Trenneinrichtung 1 gemäß der Erfindung. Die Trenneinrichtung 1 zur Trennung eines Gases von Dampfresten 18 eines flüssigen Trägers im Gasstrom 16 umfasst eine in einer Auffanghülle 5 angeordnete nanoporöse Keramikmembran 2 in Röhrenform, deren innere Oberfläche 3 mit einer Polymerbeschichtung 4 versehen ist.the 1 shows schematically and by way of example a separating device 1 according to the invention. The separator 1 to separate a gas from vapor residues 18th of a liquid carrier in the gas stream 16 includes one in a collection bag 5 arranged nanoporous ceramic membrane 2 in tubular shape, the inner surface of which 3 with a polymer coating 4th is provided.

Im Betrieb strömt ein Gasstrom 16, beispielsweise Wasserstoff 17 mit Dampfresten 18 eines flüssigen Trägers, in die Trenneinrichtung 1 ein. Wasserstoff 17 kann die Polymerbeschichtung 4 und die sie umgebende bzw. tragende Keramikmembran 2 durchdringen und wird im Auffanghülle 5 gesammelt. Die Dampfreste 18 des flüssigen Trägers, dessen Moleküle erheblich größer als die Atome des Wasserstoffs 17 sind, bleiben in der Röhre (d.h. der röhrenförmigen Keramikmembran 2) und werden durch den Gasstrom 16 weitertransportiert. Im Idealfall sind am Ende der Filterstrecke 14, d.h. am Austritt der Röhre nur noch Moleküle des Trägers im Gasstrom 16.A gas stream flows during operation 16 , for example hydrogen 17th with steam residue 18th of a liquid carrier, into the separating device 1 a. hydrogen 17th can the polymer coating 4th and the ceramic membrane surrounding or supporting them 2 penetrate and is in the catchment envelope 5 collected. The steam leftovers 18th the liquid carrier, whose molecules are considerably larger than the atoms of hydrogen 17th remain in the tube (i.e. the tubular ceramic membrane 2 ) and are caused by the gas flow 16 transported further. Ideally, they are at the end of the filter section 14th , ie only molecules of the carrier in the gas flow at the outlet of the tube 16 .

Die 2 zeigt ein Brennstoffzellensystem 6 mit Speicher 7, Pumpe 13, Dehydriereinrichtung 8, Trenneinrichtung 1 und Brennstoffzelle 9. Im Betrieb wird, gegebenenfalls kontinuierlich, zumindest eine Teilmenge eines Fluids, bestehend aus zu einem flüssigen Träger durch Hydrierung addiertem Wasserstoff 17, aus einem Speicher 7 entnommen und der Dehydriereinrichtung 8 zugeführt. Der abgetrennte flüssige Träger wird einem Auffangbehälter 12 zugeleitet. Ein Gasstrom 16 aus Wasserstoff 17 mit Dampfresten 18 des Trägers wird einer Trenneinrichtung 1 zugeführt. Die Dampfreste 18 des Trägers werden am Ende der Filterstrecke 14 der Trenneinrichtung 1 als Kondensat über eine Trägerleitung 11 in den Auffangbehälter 12 geleitet, während das in der Auffanghülle 5 der Trenneinrichtung 1 aufgefangene Wasserstoffgas über eine Wasserstoffleitung 10 mittels eines Verdichters 15 der Brennstoffzelle 9 zugeführt wird. Ein Aufheizen des Wasserstoffgases ist dabei nicht weiter notwendig, da der Gasstrom 16 aus der Dehydriereinrichtung 8 noch ein für die Brennstoffzelle 9 geeignetes Temperaturniveau aufweist.the 2 shows a fuel cell system 6th with memory 7th , Pump 13th , Dehydrator 8th , Separator 1 and fuel cell 9 . In operation, if necessary continuously, at least a partial amount of a fluid consisting of hydrogen added to a liquid carrier by hydrogenation 17th , from a memory 7th removed and the dehydration device 8th fed. The separated liquid carrier becomes a collecting container 12th forwarded. A stream of gas 16 from hydrogen 17th with steam residue 18th the carrier becomes a separator 1 fed. The steam leftovers 18th of the carrier are at the end of the filter section 14th the separator 1 as condensate via a carrier line 11 into the collecting container 12th while that in the collection envelope 5 the separator 1 captured hydrogen gas via a hydrogen line 10 by means of a compressor 15th the fuel cell 9 is fed. It is no longer necessary to heat the hydrogen gas because the gas flow 16 from the dehydrator 8th another one for the fuel cell 9 has a suitable temperature level.

Claims (10)

Trenneinrichtung (1) zur Trennung eines Gases von Dampfresten (18) eines flüssigen Trägers im Gasstrom (16), umfassend eine nanoporöse Keramikmembran (2) in Röhrenform, deren innere Oberfläche (3) mit einer Polymerbeschichtung (4) versehen ist.Separating device (1) for separating a gas from vapor residues (18) of a liquid carrier in the gas stream (16), comprising a nanoporous ceramic membrane (2) in the form of a tube, the inner surface (3) of which is provided with a polymer coating (4). Trenneinrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei eine Porenöffnung der Polymerbeschichtung (4) für Wasserstoff (17) zwischen 3 und 4 Ä beträgt.Separating device (1) Claim 1 , wherein a pore opening of the polymer coating (4) for hydrogen (17) is between 3 and 4 Å. Trenneinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Keramikmembran (2) in einer Auffanghülle (5) angeordnet ist.Separating device (1) according to one of the Claims 1 or 2 , wherein the ceramic membrane (2) is arranged in a collecting envelope (5). Brennstoffzellensystem (6) umfassend einen Speicher (7) zum Speichern eines Fluids bestehend aus zu einem flüssigen Träger durch Hydrierung addiertem Wasserstoff (17), eine mit dem Speicher (7) verbundene Dehydriereinrichtung (8) zur Rückgewinnung des Wasserstoffs aus dem beladenen flüssigen Träger und eine mit der Dehydriereinrichtung (8) verbundene Brennstoffzelle (9), dadurch gekennzeichnet, dass eine Trenneinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zwischen der Dehydriereinrichtung (8) und der Brennstoffzelle (9) angeordnet ist.Fuel cell system (6) comprising a storage (7) for storing a fluid consisting of hydrogen (17) added to a liquid carrier by hydrogenation, a dehydration device (8) connected to the storage (7) for recovering the hydrogen from the loaded liquid carrier and a fuel cell (9) connected to the dehydrating device (8), characterized in that a separating device (1) according to one of the Claims 1 until 3 is arranged between the dehydration device (8) and the fuel cell (9). Brennstoffzellensystem (6) nach Anspruch 4, wobei eine Trägerleitung (11) für den flüssigen Träger von der Trenneinrichtung (1) abzweigt und in einen Auffangbehälter (12) mündet.Fuel cell system (6) according to Claim 4 , wherein a carrier line (11) for the liquid carrier branches off from the separating device (1) and opens into a collecting container (12). Verfahren zur Trennung eines Gases von Dampfresten (18) eines flüssigen Trägers in einem Gasstrom (16), dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom (16) eine nanoporöse Keramikmembran (2) in Röhrenform durchströmt, deren innere Oberfläche (3) mit einer Polymerbeschichtung (4) versehen ist.Method for separating a gas from vapor residues (18) of a liquid carrier in a gas stream (16), characterized in that the gas stream (16) flows through a nanoporous ceramic membrane (2) in the form of a tube, the inner surface (3) of which has a polymer coating (4 ) is provided. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Gas nach Durchströmen der Polymerbeschichtung (4) und der Keramikmembran (2) aufgefangen wird.Procedure according to Claim 6 , wherein the gas is collected after flowing through the polymer coating (4) and the ceramic membrane (2). Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass es kontinuierlich durchgeführt wird.Method according to one of the Claims 6 or 7th , characterized in that it is carried out continuously. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei als Gas Wasserstoff 17 aus LOHC als flüssigem Träger abgetrennt wird.Method according to one of the Claims 6 until 8th , hydrogen 17 being separated as gas from LOHC as a liquid carrier. Verfahren zum Betrieb einer Brennstoffzelle (9) gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: a. Entnehmen zumindest einer Teilmenge eines Fluids bestehend aus zu einem flüssigen Träger durch Hydrierung addiertem Wasserstoff (17) aus einem Speicher (7), b. Dehydrieren der entnommenen Teilmenge des Fluids, so dass ein Gasstrom (16) aus Wasserstoff (17) und Dampfresten (18) des Trägers entsteht, c. Trennen des Wasserstoffs (17) von den Dampfresten (18) des Trägers im Gasstrom (16) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, d. Zuführen des Wasserstoffs (17) zur Brennstoffzelle (9) und e. Einleiten des verbleibenden Trägers in einen Auffangbehälter (12).Method for operating a fuel cell (9) characterized by the method steps: a. Removing at least a partial amount of a fluid consisting of hydrogen (17) added to a liquid carrier by hydrogenation from a reservoir (7), b. Dehydrating the partial amount of the fluid removed so that a gas stream (16) consisting of hydrogen (17) and vapor residues (18) of the carrier is produced, c. Separating the hydrogen (17) from the vapor residues (18) of the carrier in the gas stream (16) according to one of the Claims 6 until 9 , d. Supplying the hydrogen (17) to the fuel cell (9) and e. Introducing the remaining carrier into a collecting container (12).
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WO (1) WO2021175591A1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69120740T2 (en) 1990-08-10 1996-11-07 Bend Res Inc Hydrogen permeable metal composite membrane
DE112017001673T5 (en) 2016-03-31 2019-01-10 Ngk Insulators, Ltd. Porous support, process for the preparation of the porous support, separation membrane structure and process for the preparation of the separation membrane structure

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7700184B2 (en) * 2006-08-14 2010-04-20 University Of Houston System Pd nanopore and palladium encapsulated membranes
WO2008041969A2 (en) * 2006-09-28 2008-04-10 Utc Power Corporation Gas-selective permeable membrane system, and method of its production
US9403126B2 (en) * 2007-01-10 2016-08-02 The Regents Of The University Of Michigan Ultrafiltration membrane, device, bioartificial organ, and related methods
US9085476B2 (en) * 2007-08-31 2015-07-21 New Jersey Institute Of Technology Pervaporation membranes highly selective for volatile solvents present in fermentation broths
DE102008034221A1 (en) * 2008-07-23 2010-01-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fuel supply device for use in motor vehicle, has reactor vessel provided for executing heat exchanger and separator functions for supplying hydrogen for consumer through dehydration of carrier medium e.g. liquid organic hydrogen carrier
US20150027306A1 (en) * 2013-03-15 2015-01-29 Melior Innovations, Inc. Gas-selective polymer derived ceramic membranes, gas separation systems, and methods
DE102017000635A1 (en) * 2017-01-24 2018-07-26 Linde Aktiengesellschaft Hydrogen supply unit for a fuel cell
DE102017209891A1 (en) * 2017-06-12 2018-12-13 Forschungszentrum Jülich GmbH Apparatus and method for generating electrical power
NL1042646B1 (en) * 2017-11-15 2019-05-22 Flamco Bv Domestic buffer and/or generator system
KR102136887B1 (en) * 2018-06-27 2020-07-22 홍승훈 Hydrogen PSA system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69120740T2 (en) 1990-08-10 1996-11-07 Bend Res Inc Hydrogen permeable metal composite membrane
DE112017001673T5 (en) 2016-03-31 2019-01-10 Ngk Insulators, Ltd. Porous support, process for the preparation of the porous support, separation membrane structure and process for the preparation of the separation membrane structure

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