DE10154637A1 - Brennstoffbereitstellungseinheit und Verfahren zur Bereitstellung eines wasserstoffhaltigen Brennstoffs - Google Patents
Brennstoffbereitstellungseinheit und Verfahren zur Bereitstellung eines wasserstoffhaltigen BrennstoffsInfo
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Abstract
Es wird eine Brennstoffbereitstellungseinheit sowie ein Verfahren zur Bereitstellung eines wasserstoffhaltigen Brennstoffs eines Brennstoffenergiewandlers (12) zur chemischen Umformung und Energiewandlung des Brennstoffs mit einem Brennstoffdruckspeicher (2) zur Speicherung des mit Druck beaufschlagten Brennstoffs vorgeschlagen, mit der bzw. dem der Bereitstellungswirkungsgrad des Brennstoffs gegenüber dem Stand der Technik erhöht wird. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass wenigstens eine separate Druckenergieverwertungseinheit (4, 8, 9) zur Umwandlung und Verwertung von Druckenergie des Brennstoffs vorgesehen ist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Brennstoffbereitstellungseinheit sowie ein Verfahren zur Bereitstellung eines wasserstoffhaltigen Brennstoffs eines Brennstoffenergiewandlers zur chemischen Umformung und Energiewandlung des Brennstoffs nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 bzw. 14.
- Stand der Technik
- Das Interesse an Wasserstoff als Energieträger für die Zukunft hat in den letzten Jahren deutlich zugenommen. Vor allem mit Wasserstoff betriebenen Brennstoffzellen kann umweltschonend elektrische Energie und Wärme erzeugt werden. Der Wirkungsgrad von Brennstoffzellen ist nicht durch den Carnot-Prozess begrenzt. Mit entsprechend hohen Wirkungsgraden können beispielsweise fossile Ressourcen geschont und bei der Verwendung von Brennstoffzellen in Fahrzeugen oder Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen reduziert werden.
- Mit Brennstoffzellen wird die chemisch gebundene Energie des Wasserstoffs direkt in elektrische Energie umgewandelt, die z. B. bei Fahrzeuganwendungen mit Hilfe eines Elektromotors in mechanische Antriebsenergie überführt werden kann.
- Darüber hinaus werden gerade moderne Kraftfahrzeuge in zunehmendem Maß mit einer Vielzahl von elektrischen Verbrauchern ausgestattet, um Zusatzfunktionen zur Verbesserung der Motorsteuerung, des Komforts und/oder der Sicherheit anzubieten. Der sich hieraus ergebende höhere elektrische Energiebedarf kann mittels einer entsprechenden Brennstoffzelle in Kombination mit dem Verbrennungsmotor bzw. dessen sogenannter Lichtmaschine gedeckt werden.
- Insbesondere für Fahrzeuganwendungen werden derzeit unter anderem sogenannte PEM-Brennstoffzellen (Polymer-Elektrolyt- Membran-Brennstoffzellen) eingesetzt, bei denen protonenleitende Polymermembranen eingesetzt werden und die gegenwärtig möglichst reinen Wasserstoff als Brennstoff benötigen.
- Weiterhin kann Wasserstoff in Verbrennungsmotoren, insbesondere Hubmotoren, zur Erzeugung mechanischer Antriebsenergie chemisch umgesetzt werden.
- Prinzipiell bietet Wasserstoff die Möglichkeit einer regenerativen Bereitstellung sowie der kohlendioxid- und nahezu schadstofffreien Verbrennung bzw. Umsetzung.
- Vor allem bei Fahrzeuganwendungen oder anderen Inselsystemen wird der Wasserstoff bzw. der wasserstoffhaltige Brennstoff in Drucktanks gespeichert. Zur Zeit sind entsprechende Druckbehälter für Speicherdrücke von ca. 200 bis 300 bar ausgelegt, wobei mittels neuartiger Kompositmaterialien Speicherdrücke von bis zu 700 bar angestrebt werden.
- Neben der Speicherung des Wasserstoffs in Drucktanks wird bei Fahrzeuganwendungen bereits das Verfahren der Reformierung oder dergleichen von Kohlenwasserstoffen, wie z. B. Benzin oder Diesel, "on board" eingesetzt. Hierbei sind insbesondere zur Verbesserung der Anpassung an Lastwechsel, des Kaltstartverhaltens, bei Betriebsstörungen des Reformierungsprozesses oder dergleichen mit Druck beaufschlagte Wasserstoffspeicher im Einsatz.
- Beispielsweise bei der großtechnischen Herstellung von Wasserstoff aus Kohlenwasserstoffen, z. B. durch Dampf oder autotherme Reformierung, steht der Wasserstoff meist bei Drücken zwischen 20 und 40 bar zur Verfügung. Mittels mehrstufiger Kompressoren wird im Allgemeinen der Wasserstoff anschließend auf den Speicherdruck von ca. 300 bar gebracht. Dies ist mit einem Energieeinsatz von mindestens 5% des gespeicherten Wasserstoffs verbunden. Auch bei anderen Verfahren zur Druckbeaufschlagung des zu speichernden Wasserstoffs wird ein entsprechender Energieeinsatz notwendig, so dass der Gesamtwirkungsgrad der Wasserstoffnutzung, d. h. von der Erzeugung bis zum Gebrauch, entsprechend verringert wird.
- Aufgabe der Erfindung ist es, eine Brennstoffbereitstellungseinheit sowie ein Verfahren zur Bereitstellung eines wasserstoffhaltigen Brennstoffs eines Brennstoffenergiewandlers zur chemischen Umformung und Energiewandlung des Brennstoffs mit einem Brennstoffdruckspeicher zur Speicherung des mit Druck beaufschlagten Brennstoffs vorzuschlagen, mit der bzw. dem der Wirkungsgrad des Brennstoffenergiewandlers gegenüber dem Stand der Technik erhöht wird.
- Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Brennstoffbereitstellungseinheit bzw. einem Verfahren der einleitend genannten Art, durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 14 gelöst.
- Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.
- Dementsprechend zeichnet sich eine erfindungsgemäße Brennstoffbereitstellungseinheit dadurch aus, dass wenigstens eine separate Druckenergieverwertungseinheit zur Umwandlung und Verwertung von Druckenergie des Brennstoffs vorgesehen ist. Gemäß der Erfindung wird Druckenergie des wasserstoffhaltigen Brennstoffs zur Bereitstellung von mechanischer und/oder elektrischer Energie verwendet, so dass neben der Verwertung der chemischen Energie des wasserstoffhaltigen Brennstoffs zusätzlich dessen Druckenergie in mechanische und/oder elektrische Energie umgewandelt und entsprechend verwertet werden kann. Das heißt, dass wenigstens teilweise eine Rückgewinnung der Kompressionsarbeit erfolgt, die zur Druckbeaufschlagung des Wasserstoffs bzw. Brennstoffs aufzubringen ist. Hierdurch erhöht sich in vorteilhafter Weise der Systemwirkungsgrad, wodurch eine besonders effiziente Nutzung der im Brennstoff enthaltenen Gesamtenergie realisiert wird.
- Vorzugsweise umfasst die Druckenergieverwertungseinheit wenigstens eine mechanische Antriebsvorrichtung zur Erzeugung mechanischer Energie. Mit Hilfe dieser Maßnahme wird eine Umwandlung der Druckenergie in mechanische Energie gemäß der Erfindung in vorteilhafter Weise realisierbar. Die mechanische Energie kann zur Erfüllung unterschiedlichster Funktionen einer Brennstoffzellenanlage, Verbrennungsanlage, eines Fahrzeugs oder dergleichen eingesetzt werden.
- In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung ist die Druckenergieverwertungseinheit im Strömungsfluss zwischen dem Brennstoffdruckspeicher und dem Brennstoffenergiewandler angeordnet. Mit einer entsprechenden Anordnung kann der Druck des Brennstoffdruckspeichers mittels der Druckenergieverwertungseinheit vorzugsweise auf den Betriebsdruck des Brennstoffenergiewandlers, wie z. B. der Brennstoffzelleneinheit und/oder der Verbrennungseinrichtung vermindert bzw. eingeregelt werden. Gleichzeitig kann die hierbei freigesetzte Druckenergie des Brennstoffs gemäß der Erfindung umgewandelt und verwertet werden.
- Alternativ oder in Kombination hierzu kann gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung die Druckenergieverwertungseinheit in Strömungsrichtung hinter dem Brennstoffenergiewandler angeordnet werden. Das heißt, dass die Druckenergieverwertungseinheit einerseits ausschließlich in Strömungsrichtung hinter dem Brennstoffenergiewandler angeordnet ist bzw. andererseits diese sowohl in Strömungsrichtung hinter als auch vor dem Brennstoffenergiewandler anzuordnen ist, gegebenenfalls mittels zweier separater Baueinheiten.
- Durch die Anordnung hinter dem Brennstoffenergiewandler kann in vorteilhafter Weise der Differenzdruck von dem Betriebsdruckniveau des Brennstoffenergiewandlers bis zum atmosphärischen Druck zur Druckenergiegewinnung gemäß der Erfindung verwendet werden. Beispielsweise kann bei einem mit 200 bis 700 bar Druck beaufschlagtem Brennstoffdruckspeicher die Druckenergie vor dem Brennstoffenergiewandler durch die Verminderung des Drucks auf Betriebsdruck des Brennstoffenergiewandlers von ca. 1 bis 3 bar mittels einer ersten Vorrichtung und mittels einer entsprechend hinter dem Brennstoffenergiewandler angeordneten, zweiten Vorrichtung der Druckenergieverwertungseinheit die Druckenergie der Expansion von diesem Betriebsdruck bis zum atmosphärischen Druck gewonnen werden.
- Vorteilhafterweise ist an der Antriebsvorrichtung wenigstens ein elektrischer Generator zur Erzeugung elektrischer Energie angeordnet. Hiermit wird in vorteilhafter Weise eine Erzeugung elektrischer Energie mittels der Druckenergieverwertungseinheit gemäß der Erfindung realisierbar. Die hierbei erzeugte elektrische Energie kann für unterschiedlichste Zwecke verwendet werden. Beispielsweise können elektrische Verbraucher eines Fahrzeuges wenigstens teilweise entsprechend betrieben werden.
- Vorzugsweise weist die Druckenergieverwertungseinheit wenigstens einen Verdichter zur Verdichtung eines weiteren Betriebsstoff des Brennstoffenergiewandlers auf. Mit dieser Ausführungsvariante der Erfindung wird die Druckenergie des Brennstoffs für einen weiteren Betriebsstoff des Brennstoffenergiewandlers verwertbar. Eine entsprechende Verwertung ist vor allem bei Brennstoffenergiewandlern vorteilhaft, die mit einem Überdruck betrieben werden. Dieser Betriebsdruck bzw. Überdruck wird mit Hilfe des Verdichters gemäß der Erfindung zur Druckbeaufschlagung des weiteren Betriebsstoffs erzeugt. Durch (teilweise) Kompensation der Energie für die Druckbeaufschlagung des einen Betriebsstoffs durch die Nutzung der Druckenergie des weiteren Betriebsstoffs kann der Systemwirkungsgrad der gesamten Einheit erhöht werden.
- In einer besonderen Variante der Erfindung umfasst die Druckenergieverwertungseinheit wenigstens eine Kopplungsvorrichtung zur Kopplung der Antriebsvorrichtung mit dem Verdichter. Beispielsweise ist die Kopplungsvorrichtung als elektrische Verbindung realisiert, wodurch der Generator der Antriebsvorrichtung insbesondere zur elektrischen Versorgung des Verdichters einsetzbar ist.
- Alternativ oder in Kombination hierzu ist die Kopplungsvorrichtung mit wenigstens einer Welle oder dergleichen ausgebildet. Eine mechanische Kopplungsvorrichtung gewährleistet eine besonders störungssichere und vergleichsweise einfach zu realisierende Kopplung. Hiermit kann insbesondere eine sogenannte Aufladung des weiteren Betriebsstoff wie Luft oder dergleichen mittels der Druckenergie des Brennstoffs erfolgen.
- Vorteilhafterweise weist die Kopplungsvorrichtung wenigstens eine Getriebeeinheit zur mechanischen Anpassung des Verdichters an die Antriebsvorrichtung auf. Mit Hilfe einer entsprechenden Getriebeeinheit kann insbesondere eine mechanische Übersetzung, d. h. Anpassung der Drehzahlen, zwischen der Antriebsvorrichtung und dem Verdichter umgesetzt werden. Dies kann insbesondere bei direkter mechanischer Kopplung der beiden Komponenten angesichts der möglicherweise sehr unterschiedlichen Massenströme bei der Brennstoffexpansion und der Kompression des weiteren Betriebsstoffs von Vorteil sein.
- In bevorzugter Weise ist zur Gewährleistung eines Leistungsgleichgewichts an der Kopplungsvorrichtung gegebenenfalls ein elektrischer Zusatzantrieb des Verdichters vorteilhafterweise mittels einem Freilauf der Kopplungsvorrichtung bzw. einer entsprechenden Welle bei unzureichender Expansionsarbeit des Brennstoffs angeordnet.
- Generell kann die Druckenergieverwertungseinheit zur Expansion bzw. Kompression des Brennstoffs bzw. des weiteren Betriebsstoffs wie Luft oder dergleichen Schrauben-, Spiral- und/oder Schaufel-Kompressoren bzw. -Turbinen oder dergleichen umfassen. Gegebenenfalls kann auf handelsübliche Komponenten zurückgegriffen werden, wodurch eine (besonders) wirtschaftlich günstige Ausführungsform der Erfindung realisierbar ist.
- Vorzugsweise ist wenigstens in Strömungsrichtung vor dem Brennstoffenergiewandler ein separates Druckverminderungselement zur Begrenzung des Brennstoffdrucks angeordnet. Beispielsweise erfolgt die Reduktion des Drucks des Brennstoffdruckspeichers vom Speicherdruck auf den Betriebsdruck des Brennstoffenergiewandlers, insbesondere der Brennstoffzelleneinheit bzw. der Verbrennungseinrichtung, vorzugsweise mit Hilfe eines Druckminderventils oder dergleichen. Ein entsprechend separates Druckverminderungselement ermöglicht eine besonders exakte und relativ einfach einzustellende Regelung bzw. Reduzierung des Brennstoffdrucks auf den Betriebsdruck des Brennstoffenergiewandlers. Durch die verhältnismäßig zuverlässige Reduzierung des Speicherdrucks auf den Betriebsdruck mittels dem separaten Druckverminderungselement wird die Sicherheit der Brennstoffbereitstellungseinheit bei Störungen der Druckenergieverwertungseinheit oder dergleichen entscheidend erhöht.
- Generell kann die Druckenergieverwertungseinheit als einstufige Einheit realisiert werden, d. h. der Speicherdruck wird lediglich in einer Verfahrensstufe auf den Betriebsdruck reduziert. Alternativ kann jedoch in besonderen Anwendungsfällen auch eine mehrstufige Reduzierung des Speicherdrucks auf den Betriebsdruck verwirklicht werden. Bei der letztgenannten Variante der Erfindung werden in vorteilhafter Weise mehrere, hintereinander geschaltete Expansionsstufen vorgesehen.
- Grundsätzlich kann mittels einer entsprechenden Heizeinheit bzw. eines Wärmetauschers eine zu starke Abkühlung des Brennstoffes in der Druckenergieverwertungseinheit bzw. in den einzelnen Stufen dieser vorteilhaft verhindert werden.
- Ein gegebenenfalls vorzusehender Wärmetauscher ist in vorteilhafter Weise derart ausgebildet, dass dieser die Abwärme der Brennstoffzelleneinheit, der Verbrennungseinrichtung und/oder anderer Wärme erzeugender Komponenten, wie beispielsweise des Reformers oder dergleichen, zur Erwärmung des Brennstoffes verwendet.
- Ausführungsbeispiel
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert.
- Im Einzelnen zeigen:
- Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Ausführungsform mit einer Brennstoffzelle und
- Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform mit einem Verbrennungsmotor.
- In Fig. 1 ist eine Brennstoffzellenanlage mit einer Brennstoffzelle 1 bzw. einem Brenstoffzellenstack 1 und einem Druckspeicher 2 zur Speicherung des Druckbeaufschlagten Wasserstoffs dargestellt. Beispielsweise handelt es sich bei der Brennstoffzelle 1 um eine PEM-Brennstoffzelle 1, die anodenseitig mit Wasserstoff aus dem Druckspeicher 2 versorgt wird.
- Durch die elektrochemische Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff entsteht auf der Kathodenseite ein wasserangereicherter Luftstrom. Für eine neutrale Wasserbilanz, d. h. Wasser 3 muss als Betriebsstoff nicht getankt werden, kann das entstehende, ausströmende Wasser 3 wieder auskondensiert werden und steht für die Befeuchtung der Membran zur Verfügung.
- Gemäß der Erfindung erfolgt die Reduktion des Speicherdrucks des Druckspeichers 2 auf den Betriebsdruck der Brennstoffzelle 1 mit Hilfe einer Turbine 4 und mittels dem optional vorzusehenden Druckminderventil 5.
- Der in der Brennstoffzelle 1 erzeugte elektrische Stromfluss wird insbesondere mit einem Elektromotor 6 in Antriebsenergie für ein nicht näher dargestelltes Fahrzeug umgewandelt.
- Gemäß Fig. 1 wird der Betriebsstoff Luft 7 mittels einem Kompressor 8 auf den Betriebsdruck der Brennstoffzelle 1 angehoben. Beispielsweise kann dieser ca. 3 bar betragen. Generell kann die Brennstoffzelle 1 auch bei einem Umgebungsdruck von 1 bar betrieben werden. In diesem Fall genügt ein vergleichsweise einfacher Lüfter 8 oder dergleichen als Ausführungsvariante für den Kompressor 8.
- Der Betrieb einer Brennstoffzelle 1 unter erhöhtem Druck von ca. 3 bar liefert in vorteilhafter Weise höhere Brennstoffzellenwirkungsgrade und erlaubt es, genügend Wasser 3 zur Befeuchtung aus dem Prozess auszukondensieren. Mit Hilfe einer der Brennstoffzelle 1 nachgeschalteten Turbine 9 kann zusätzlich ein Teil der Kompressionsarbeit des Kompressors 8 durch die Expansion vom Betriebsdruck auf atmosphärischen Druck wiedergewonnen werden.
- In Abhängigkeit des jeweiligen Anwendungsfalls bzw. der vorhandenen Drücke kann eine gestrichelt dargestellte Kopplung 10 bzw. 11 zwischen der Turbine 4, dem Kompressor 8 bzw. Lüfter 8 und/oder der Turbine 9 vorgesehen werden. Die Turbine 9 entfällt bei einem Betriebsdruck der Brennstoffzelle 1 von 1 bar.
- Vorzugsweise ist die Kopplung 10 und/oder 11 mechanisch insbesondere mittels einer Welle realisiert. Das heißt, der Kompressor 8 und die Turbinen 4 bzw. 9 sind gegebenenfalls auf einer Welle angeordnet. Besonders zur Gewährleistung eines Leistungsgleichgewichts ist in nicht näher dargestellter Weise an der mechanischen Kopplung 10, 11 bei unzureichender Expansionsarbeit ein elektrischer Zusatzantrieb des Kompressors 8 über einen Freilauf der Welle möglich. Jedoch ist auch eine vollständige mechanische Entkopplung der Komponenten 4, 8, 9 gemäß der Erfindung realisierbar. Hierbei ist ein elektrisch angetriebener Kompressor 8 sowie die Rückgewinnung bzw. Kopplung der Expansionsarbeit in den Turbinen 4, 9 über einen nicht näher dargestellten Generator mittels elektrischer Energie vorzusehen.
- Aufgrund der unterschiedlichen Druckniveaus bei der Expansion, insbesondere von 300 bar auf 3 bar und der Kompression, vor allem von 1 bar auf 3 bar, und den relativ geringen Massenströmen von Wasserstoff aus dem Druckspeicher 2 sind mehrere, nicht näher dargestellte, hintereinander geschaltete Expansionsstufen vorzusehen.
- Vor allem bei einer direkten, mechanischen Kopplung 11 von Turbine 4 und Kompressor 8 ist angesichts der unterschiedlichen Massenströme von Wasserstoffexpansion und Luftkompression eine mechanische Übersetzung, d. h. Anpassung der Drehzahlen, zwischen dem Kompressor 8 und der Turbine 4 bzw. 9 vorteilhaft.
- In nicht näher dargestellter Weise kann vor allem bei einer mehrstufiger Expansion des Wasserstoffs eine Zwischenerwärmung des der Brennstoffzelle 1 zuzuführenden Wasserstoffgases, insbesondere mittels einem Wärmetauscher zur Nutzung der Abwärme der Brennstoffzelle 1, vorgesehen werden.
- Das Ventil 5 gewährleistet selbst bei einer Störung bzw. nicht ordnungsgemäßen Betriebsweise der Turbine 4 zuverlässig eine Reduzierung des Speicherdrucks auf den Betriebsdruck der Brennstoffzelle 1, so dass entsprechend nachteilige Beeinträchtigungen dieser vermeidbar sind.
- In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit einem Verbrennungsmotor 12 dargestellt. Der Verbrennungsmotor 12 benötigt für seinen Betrieb sowohl Wasserstoff als auch Luft 7. Ähnliche bzw. vergleichbare Komponenten der Fig. 1 bzw. 2 weisen identische Bezugszeichen auf.
- Entsprechend Fig. 2 wird Wasserstoff mittels der Turbine 4 sowie dem Ventil 5 vom Druckspeicher 2 dem Hubkolbenmotor 12 zugeführt und zusammen mit Luft 7 verbrannt. Eine Aufladung der Luft 7 wird mittels der Turbine 9 bzw. dem Kompressor 8 realisiert und führt zu einer besonders sauberen Verbrennung und zu einem relativ geringen Kraftstoffverbrauch. Diese Aufladung kann gegebenenfalls durch die Kopplung 11 mit der Turbine 4 unterstützt bzw. realisiert werden.
- Gemäß der Erfindung wird mittels der Turbine 4 die Expansionsarbeit des im Druckspeicher 2 gespeicherten Wasserstoffs nutzbar gemacht. Darüber hinaus kann eine mechanische und/oder elektrische Kopplung 10, 11 der Komponenten 4, 8, 9 gemäß den Ausführungen zur Fig. 1 entsprechend realisiert werden.
Claims (15)
1. Brennstoffbereitstellungseinheit zur Bereitstellung
eines wasserstoffhaltigen Brennstoffs eines
Brennstoffenergiewandlers (1, 12) zur chemischen Umformung
und Energiewandlung des Brennstoffs mit einem
Brennstoffdruckspeicher (2) zur Speicherung des mit Druck
beaufschlagten Brennstoffs, dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens eine separate Druckenergieverwertungseinheit (4,
8, 9) zur Umwandlung und Verwertung von Druckenergie des
Brennstoffs vorgesehen ist.
2. Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Druckenergieverwertungseinheit (4, 8, 9) wenigstens eine
mechanische Antriebsvorrichtung zur Erzeugung mechanischer
Energie umfasst.
3. Einheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Druckenergieverwertungseinheit (4,
8, 9) im Strömungsfluss zwischen dem Brennstoffdruckspeicher
(2) und dem Brennstoffenergiewandler (1, 12) angeordnet ist.
4. Einheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Druckenergieverwertungseinheit (4,
8, 9) in Strömungsrichtung hinter dem
Brennstoffenergiewandler (1, 12) angeordnet ist.
5. Einheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass an der Antriebsvorrichtung wenigstens
ein elektrischer Generator zur Erzeugung elektrischer Energie
angeordnet ist.
6. Einheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Druckenergieverwertungseinheit (4,
8, 9) wenigstens einen Verdichter (8) zur Verdichtung eines
weiteren Betriebsstoffs (7) des Brennstoffenergiewandlers (1,
12) aufweist.
7. Einheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Druckenergieverwertungseinheit (4,
8, 9) wenigstens eine Kopplungsvorrichtung (10, 11) zur
Kopplung der Antriebsvorrichtung mit dem Verdichter (8)
umfasst.
8. Einheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Kopplungsvorrichtung (10, 11) als
mechanische Kopplungsvorrichtung (10, 11) ausgebildet ist.
9. Einheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Kopplungsvorrichtung (10, 11)
wenigstens eine Getriebeeinheit zur mechanischen Anpassung
des Verdichters (8) an die Antriebsvorrichtung aufweist.
10. Einheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass wenigstens in Strömungsrichtung vor dem
Brennstoffenergiewandler (1, 12) ein separates
Druckverminderungselement (5) zur Begrenzung des
Brennstoffdrucks angeordnet ist.
11. Brennstoffzellenanlage mit einer
Brennstoffbereitstellungseinheit zur Bereitstellung eines
wasserstoffhaltigen Brennstoffs, einem
Brennstoffdruckspeicher (2) zur Speicherung des mit Druck
beaufschlagten wasserstoffhaltigen Brennstoffs und einer
Brennstoffzelleneinheit (1) als Brennstoffenergiewandler (1,
12) zur chemischen Umformung und Energiewandlung des
Brennstoffs, dadurch gekennzeichnet, dass die
Brennstoffbereitstellungseinheit nach einem der vorgenannten
Ansprüche ausgebildet ist.
12. Verbrennungsanlage mit einer
Brennstoffbereitstellungseinheit zur Bereitstellung eines wasserstoffhaltigen
Brennstoffs, einem Brennstoffdruckspeicher (2) zur
Speicherung des mit Druck beaufschlagten wasserstoffhaltigen
Brennstoffs und einer Verbrennungseinrichtung (12),
insbesondere einer Brennkraftmaschine (12), als
Brennstoffenergiewandler (1, 12) zur chemischen Umformung und
Energiewandlung des Brennstoffs, dadurch gekennzeichnet, dass
die Brennstoffbereitstellungseinheit nach einem der
vorgenannten Ansprüche ausgebildet ist.
13. Fahrzeug mit einer Brennstoffbereitstellungseinheit zur
Bereitstellung eines wasserstoffhaltigen Brennstoffs, einem
Brennstoffdruckspeicher (2) zur Speicherung des mit Druck
beaufschlagten wasserstoffhaltigen Brennstoffs und einer
Brennstoffzelleneinheit (1) und/oder einer
Verbrennungseinrichtung (12), insbesondere einer
Brennkraftmaschine (12), als Brennstoffenergiewandler (1, 12)
zur chemischen Umformung und Energiewandlung des Brennstoffs,
dadurch gekennzeichnet, dass die
Brennstoffbereitstellungseinheit nach einem der vorgenannten
Ansprüche ausgebildet ist.
14. Verfahren zur Bereitstellung eines wasserstoffhaltigen
Brennstoffs einer Brennstoffzelleneinheit (1) und/oder einer
Verbrennungseinrichtung (12), insbesondere einer
Brennkraftmaschine (12), als Brennstoffenergiewandler (1, 12)
zur chemischen Umformung und Energiewandlung des Brennstoffs
mit einer Brennstoffbereitstellungseinheit sowie einem
Brennstoffdruckspeicher (2) zur Speicherung des mit Druck
beaufschlagten wasserstoffhaltigen Brennstoffs, dadurch
gekennzeichnet, dass Druckenergie des wasserstoffhaltigen
Brennstoffs zur Bereitstellung von mechanischer und/oder
elektrischer Energie verwendet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Brennstoffbereitstellungseinheit nach einem der
vorgenannten Ansprüche verwendet wird.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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