DE10107693A1

DE10107693A1 - Speicherung von Energie beim Abbremsen eines Fahrzeugs in Form von Wasserstoff

Info

Publication number: DE10107693A1
Application number: DE2001107693
Authority: DE
Inventors: Stefan Jerg; Thomas Schumann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-02-19
Filing date: 2001-02-19
Publication date: 2002-09-05

Abstract

Bisher wird in keinem Fahrzeug die Bremse genutzt, um Energie zurückzugewinnen. Inwieweit in den Forschungszentren an so einem Projekt gearbeitet wird, ist nicht öffentlich bekannt. Das Problem war vor allem, diese Energie zu speichern. Bei den meisten Methoden erhielt man elektrische Energie, die schwer bei geringem Volumen und geringer Masse zu speichern ist. DOLLAR A Bremst man mit einem Generator (4) ab, entsteht elektrische Energie. Leitet man diese in eine Elektrolyse (9), dann beginnt diese sofort zu reagieren, es entsteht Wasserstoff (14) und Sauerstoff (15). Den Wasserstoff kann man als Energieträger erheblich leichter speichern als elektrische Energie. Nach dem heutigen Stand der Technik lässt sich der Wasserstoff so speichern, dass er nur wenig Masse und Volumen beansprucht. DOLLAR A Diese Methode lässt sich bei nahezu allen mit Motor betriebenen Fahrzeugen anwenden.

Description

In der heutigen Zeit lässt sich auf unseren Straßen eine immer größere Anzahl von Autos beobachten, welche, wie wir alle wissen, Unmengen an Treibstoff verbrauchen und auf diese Weise unsere Umwelt schädigen. Nahezu die gesamte Energie, die beim Beschleunigen in die Bewegung des Fahrzeugs gesteckt wird, wandelt sich während des Abbremsvorgangs des Fahrzeugs einfach in nutzlose Wärme um.

Leider ist es den Entwicklern von Kraftfahrzeugen bis heute noch nicht gelungen, ein Fortbewegungsmittel zu erschaffen, welches die beim Bremsen entstehende Energie wenigstens zum Teil wieder auffangen und in kompakter Form speichern kann, so dass diese wieder zum Antrieb des Fahrzeuges verwendet werden kann (außer der Bahn, die jedoch die Energie in Form von Strom wieder zurück ins Netz speist und nicht selbst im Fahrzeug speichert.)

Es ist also erforderlich, eine Vorrichtung zu entwickeln, welche aus der Bewegungsenergie des Fahrzeugs beim Bremsen nicht die nutzlose Wärmeenergie entstehen lässt, sondern die Energie in eine gut nutzbare und möglichst kompakt speicherbare Energieform umwandelt, welche dann wieder den Antrieb des Fahrzeugs unterstützen kann.

Die einfachste Möglichkeit diese Aufgabe zu bewältigen ist einen Generator in die Achsen des Fahrzeugs einzubauen, der sich jedoch nur dann einschaltet, wenn gebremst wird. Dieser liefert elektrischen Strom, welcher jedoch gleich wieder für eine Elektrolyse von Wasser benutzt wird um so Wasserstoff und Sauerstoff zu gewinnen. Nach der Speicherung können diese Stoffe dann wieder als "Treibstoff" in einem Wasserstoff-Verbrennungsmotor oder in einer Brennstoffzelle dienen.

Durch die Elektrolyse von Wasser wird mit Wasserstoff eine Energieform geschaffen, die relativ kompakt in den bereits entwickelten Hybridspeichern zu speichern. Dieser übertrifft das Gewicht und die Größe eines stromspeichernden Akkus oder Batterien bei weitem. Zudem können Hybridspeicher nahezu überall in allen Formen untergebracht werden, also z. B. auch in der Fahrzeugkarosserie.

Außerdem wird durch den Generator das Fahrzeug zusätzlich abgebremst und unterstütz auf diese Weise die ursprüngliche Bremse.

Ein Schaltplan der Erfindung ist beiliegend und wird im weiteren noch genauer beschrieben.

Aufbau

Unsere Erfindung wird im Fahrzeug an der Fahrzeugachse eingesetzt (1). Es ist auch möglich sie direkt nach dem Motor (2) oder dem Getriebe einzusetzen. Durch z. B. eine Kupplung (3), die elektrisch, hydraulisch oder mechanisch funktioniert, wird der Bremsgenerator (4) mit der Achse verbunden. Beim Generator (4) kann es sich um einen Kollektorgenerator handeln dessen Statoren (5) aus Permanentmagneten oder elektrische Magneten bestehen. Mit elektrischen Magneten könnte dann die Bremskraft des Generators geregelt werden. Der Bremsgenerator wird anschließend mit einer Elektrolyse (9) verbunden. Da sicher gestellt werden muss, dass bei der Elektrolyse auf einer Seite nur Wasserstoff (14) und auf der anderen Seite nur Sauerstoff (15) entstehen, werden Dioden (7) und ein Umpoler (6) in der Verbindung zwischen Generator und Elektrolyse eingebaut. Ferner kann man einen kurzfristigen Stromspeicher (8), z. B. Akkus oder Kondensatoren vor die Elektrolyse schalten. Diese Elektrolyse ist durch ein Ventil (11) mit einem Vorratsbehälter (10), gefällt mit destillierten Wasser und Schwefelsäure geringer Konzentration, verbunden. Die bei den Elektroden (12) entstehenden Gase Wasserstoff und Sauerstoff treten durch eine Membran (13) aus dem Elektrolysebehälter aus und gelangen dann durch Schläuche in die jeweiligen Speicher (16). Da diese Membranen einseitig nur gasdurchlässig, nicht flüssigkeitsdurchlässig sind, kommen nur der Wasserstoff und der Sauerstoff aus dem Elektrolyseapparat heraus.

Funktionsweise

Wird nun das Fahrzeug, dass mit unserer Erfindung ausgerüstet ist, gebremst, dann bedeutet dies, dass durch die Kupplung der Generator mit Achse verbunden wird. Der Bremsgenerator bremst zum einen das Fahrzeug ab und liefert zum anderen Strom für die Elektrolyse. Da es bei einem Generator eventuell zufällig zur Umpolung kommen kann, sorgen die Dioden und der Umpoler dafür, dass die Elektrode in der einen Kammer des Elektrolysebehälters stets nur mit dem Pluspol bzw. mit dem Minuspol verbunden ist. Kommt es zu einer Umpolung dann erreicht wegen der Dioden kein Strom mehr die Elektrolyse, bis der Umpoler automatisch elektronisch umgeschaltet wurde. Weil meist durch kurzzeitiges Bremsen starke und kurze Stromstöße entstehen, welche für die Elektrolyse von geringer Bedeutung wären, dient ein kurzfristiger Stromspeicher dafür, dass ein etwas gleichmäßiger Strom für eine höhere Wasserstoffausbeute sorgt. Die elektrische Spannung zwischen der Kathode und der Anode veranlasst jetzt die Wasserstoff und Sauerstoffbildung. Ist nun durch die Gasbildung von dem (destillierten) Wasser-Schwefelsäure-Gemisch etwas verbraucht, fließt durch das Ventil genügend nach. Durch Schläuche werden die Gase zu ihren Speichern geleitet, von wo aus sie für den weiteren Gebrauch zur Verfügung stehen, z. B. Brennstoffzelle.

Claims

1. Speicherung von Energie beim Abbremsen eines Fahrzeugs in Form von Wasserstoff, dadurch gekennzeichnet, dass ein Generator (4) das Fahrzeug mit abbremst und gleichzeitig Strom liefert, welcher daraufhin durch eine Elektrolyse (9) Wasserstoff (14) und Sauerstoff (15) erzeugt, die dann in bereits entwickelten Speicher (16) wie z. B. Hybridspeicher gespeichert werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Generator (4) ein Generator verwendet wird, der mit Permanentmagneten als Statoren (5) arbeitet, wobei die Stärke des Magnetfeldes, welches durch die Permanentmagnete erzeugt wird, eventuell durch die Stellung der Permanentmagnete selbst verändert werden kann. Dies kann z. B. durch betätigen des Bremshebels durch den Fahrzeugführer geschehen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Generator (4) ein Generator verwendet wird, der mit Elektromagneten als Statoren (5) arbeitet, wobei die Stärke des Magnetfeldes, welches durch die Elektromagnete erzeugt wird, eventuell durch die Elektromagnete selbst (z. B. durch mehr oder weniger Strom) verändert werden kann. Dies kann z. B. durch betätigen des Bremshebels durch den Fahrzeugführer geschehen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Generator (4) ein Generator verwendet wird, der sein Magnetfeld durch Selbstinduktion erzeugt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Elektrolyse (9) von Wasser ein Zwischenspeicher (8) für den vom Generator (4) erzeugten Strom vorhanden ist.