DE102006047222A1 - Vorrichtung zur gewerblichen Nutzung der Thermolyse von Wasser - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung beschreibt die thermolytische Zersetzung von Wasser in stationären oder nicht ortsgebundenen Anlagen. Das durch die Thermolyse erzeugte Knallgas wird direkt nach Erzeugung verbrannt und erzeugt dadurch die Nutzwärme. Diese kann eingesetzt werden zum Betrieb von Heizungsanlagen, Generatoren oder anderen geeigneten Verfahren zur Stromerzeugung oder zur Erzeugung kinetischer Energie.
Description
- Anwendungsgebiet
- Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs I
- Stand der Technik
- Gegenwärtig wird Strom, sowie Heizungs- und Bewegungsenergie überwiegend aus folgenden fossilen Energieträgern gewonnen:
- 1) Kohle
- 2) Gas
- 3) Öl
- 4) Radioaktivem Material
- 5) Sonnenenergie
- 6) Wasser
- 7) Wind
- Nachteile des Standes der Technik
- Bei deren Nutzung entstehen vielfältige Probleme, bei den fossilen Brennstoffen insbesondere
- – Erzeugung von Schadstoffen wie CO, SO2, Ruß und Feinstaub, die direkt die menschliche Gesundheit gefährden; bei der in dieser Beziehung "sauberen" Kernenergie wird hochgefährlicher, radioaktiver Abfall produziert, dessen Endlagerung bis zum heutigen Tage ungelöst ist;
- – Endlichkeit der Nutzung durch Erschöpfung der Vorkommen, und dadurch bereits im Vorfeld ständig steigenden Preisen;
- – Emission von Treibhausgasen, besonders zu nennen CO2, dem ein bedeutender Anteil an der globalen Erwärmung zugeschrieben wird.
- Bei den regenerativen Energien unter anderem:
- – Sonnenenergie kann nur mit relativ teurer, aufwendiger Technik in Strom umgewandelt werden. Sie steht, je nach Tages- und Jahreszeit sowie dem Wetter nur eingeschränkt oder gar nicht zur Verfügung. Dort, wo die meiste Energie benötigt wird, herrschen in den meisten Fällen ungünstige Bedingungen.
- – Wasser lässt sich in großem Stil nur durch aufwendige und kostspielige Maßnahmen zur Gewinnung von elektrischer Energie nutzen. In der Regel ist die Errichtung von Dämmen und Stauseen erforderlich, welche die Landschaft verschandeln und Lebensraum zerstören.
- – Wind kann nur bei geeigneten Wetterbedingungen nutzbare Energie erzeugen. Daher gibt es weder Kontinuität, und Planbarkeit nur im Durchschnitt über längere Zeiträume.
- Die aufgeführten Nachteile sind lange bekannt. Daher wird auch seit einiger Zeit intensiv an der Erforschung neuer Energieträger gearbeitet, insbesondere an der Verwendung von Wasserstoff. In erster Linie zu nennen ist der direkte Einsatz von Wasserstoff z.B zum Antrieb von Motoren von Kraftfahrzeugen oder als Antrieb von Turbinen z.B für die Stromerzeugung sowie zur direkten Stromerzeugung in Brennstoffzellen.
- Dass sich der Wasserstoff trotz aller unbestreitbarer Vorteile bisher nicht durchsetzen konnte, ist bedingt durch die Nachteile der bisher bekannten Verfahren:
Soll Wasserstoff direkt verwendet werden, so muss er in der Regel zuerst aus Wasser gewonnen werden. Das gebräuchlichste Verfahren hierzu ist die Elektrolyse; zu deren Funktion wird sehr viel elektrische Energie benötigt. Daher ist das Verfahren überhaupt nur rentabel, wenn Strom zur Verfügung steht, der sowohl billig, als auch Schadstoff- und CO2-frei hergestellt ist, da ansonsten die Probleme: Kosten und Umweltbelastung, nur an eine andere Stelle der Erzeugungskette verlagert werden. - Doch selbst wenn dies gelungen sein sollte, ist auch die Verwendung von Wasserstoff nicht unproblematisch, und daher mit erheblichen Kosten und Risiken verbunden:
Generell ist Wasserstoff in Mischung mit Sauerstoff, also auch gewöhnlicher Luft, hochexplosiv. - Zur wirtschaftlichen Nutzung hat er gasförmig zu wenig Energie für sein Volumen; unter Druck kann er zwar bis zu ca. 350 bar in speziellen Tanks gespeichert werden, was neue Probleme durch die erforderliche Stabilität und Dichtigkeit der Tanks bewirkt.
- Zur Verflüssigung muss er mit erheblichem Aufwand bis auf –253 Grad Celsius gekühlt werden; der Energiebedarf dieses Aufwands liegt bei etwa einem Drittel der dadurch gespeicherten Energie.
- Sowohl in gasförmiger als auch flüssiger Form lassen sich Risiken beim Transport und der Aufbewahrung nie ganz ausschließen; mit steigender Sicherheit ist mitzunehmenden Kosten zu rechnen.
- Metallhydridspeicher sind, zumindest noch zur Zeit, zu teuer und zu wenig leistungsfähig; auch wenn dem abgeholfen werden könnte, verbleibt doch das Problem mit dem zuvor aufwendig herzustellenden Wasserstoff.
- Brennstoffzellen stellen eine anspruchsvolle technische Lösung dar; gegen den alltäglichen Einsatz stehen heute noch die hohen Kosten und zahlreiche noch nicht gelöste technische Schwierigkeiten.
- Aufgabe der Erfindung
- Mit dieser Erfindung sollen die Vorteile des Wasserstoffs nutzbar gemacht werden, ohne dass die oben geschilderten Nachteile in Kauf genommen werden müssen. Die Energie ist in der völlig ungefährlichen Form gewöhnlichen Wassers anzuliefern; die Erzeugung des Knallgases soll ohne Einsatz von Strom erfolgen; Transport und Speicherung, in welchem Aggregatzustand auch immer, soll vermieden werden. Die Vorteile des Wasserstoffs: Schadstofffreie Verbrennung, fehlender CO2-Ausstoß und niedrige Kosten sollen dabei weitestgehend erhalten bleiben.
- Lösung der Aufgabe
- Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs I gelöst.
- Das erfindungsgemäße Verfahren weist folgende Vorteile auf:
Wasserstoff ist in der Form von Wasser fast überall auf der Welt, wo in der Gegenwart Energie in nennenswertem Umfang benötigt wird, in nahezu unbegrenzter Menge vorhanden. Es wird in der westlichen Welt durch Rohre in jedes Haus geliefert; dadurch ist keinerlei neue Infrastruktur erforderlich. Auf Tanks, die heutzutage mit Öl betriebene Anlagen charakterisieren, kann verzichtet werden; wenn nicht, kann die Anlage auch mit Brauchwasser, Regenwasser etc. versorgt werden, da Trinkwasserqualität nicht erforderlich ist. Auch in diesem Fall entfallen alle heutigen Risiken der Grundwassergefährdung durch undichte Tanks oder bei Belieferung und Transport, da die Tanks nur Wasser enthalten, z.B. auf dem eigenen Dach aufgefangenes Regenwasser. - Die Erzeugung des zu verbrennenden Knallgases wird auf einfache Weise durch thermische Zersetzung des Wassers mit von außen zugeführter Energie eingeleitet; ist der Prozess erst einmal in Gang gesetzt, kann er durch die Knallgasverbrennung ganz oder zumindest zu einem großen Teil thermisch erhalten werden, so dass keine oder nur wenig Energie anderer Art zugeführt werden muss.
- Das Verfahren eignet sich für die Beheizung von Häusern, ggf. in Verbindung mit der Erzeugung der benötigten elektrischen Energie des Haushalts mit einem Generator, soweit nicht die Heizung in diesem Fall sinnvollerweise gleich durch Strom erfolgt. Bei Neubauten können dadurch die wassergefüllten Heizkörper und deren gesamte Verrohrung eingespart werden.
- Denkbar ist auch die Verwendung in Form von Blockheizkraftwerken z.B. zur Versorgung ganzer Straßen, wodurch sich der Aufwand und die Kosten noch einmal vermindern dürften, vor allem, wenn die Energie konsequent nur als Strom erzeugt und verbraucht wird.
- Diese Energie-Erzeuger würden auch in Wohngebieten keine Probleme aufwerfen, da sie keine Schadstoffe erzeugen und ausstoßen.
- Weiterhin eignet sich das Verfahren zum Einsatz in Großkraftwerken; überall, wo bisher Wärme erzeugt wird, um dann über geeignete Verfahren, wie z.B. Turbinen, Strom zu erzeugen, stationär oder auch mobil, z.B. in Schiffen.
- Die hohe erzeugte Prozeßwärme ermöglicht einen hohen Wirkungsgrad beispielsweise beim Betrieb von Turbinen.
- Thermolytische Wasserkraftwerke, um sie einmal so zu bezeichnen, könnten somit Kohle- Gas- Öl- und Atom-betriebene Kraftwerke auf Dauer ersetzen; auch die z.T. nicht unproblematische Erzeugung regenerativer Energien, hierbei insbesondere gedacht an Wasserkraft in Verbindung mit Stauseen oder Windkraft und die Umweltproblematik, könnte überflüssig werden.
- Der nächste Schritt ist der vollständige Verzicht auf Großkraftwerke, da jedes Haus oder jede Straße eigene Energie erzeugt; durch Vernetzung mehrerer Anlagen ist auch eine gute Betriebssicherheit beim Ausfall einzelner Anlagen zu erreichen. Dies hätte dann auch die Möglichkeit des Verzichts auf Überland-Hochspannungsleitungen zur Folge.
- Mit Ausnahme einiger Öl oder Gas produzierender Länder käme es zu einer enormen finanziellen Entlastung bei den Energiekosten, angefangen bei jedem einzelnen Haushalt bis hin zu ganzen Volkswirtschaften:
In vielen Bereichen können teure Öl- und Gas-Importe vermieden werden; die Folgekosten der Verhinderung und ggf. Beseitigung von Umweltschäden entfallen; die Gefahren der Atomenergie wären passe; die Erwärmung der Erde durch CO2-Ausstoß könnte gebannt werden; selbst auf Gebieten, in denen nicht auf den Einsatz herkömmlicher Brennstoffe verzichtet werden kann oder soll, ergäben sich Vorteile: Durch die stark gesunkene Nachfrage nach z.B. Öl sinkt der Preis; das alleine ist ein Vorteil für die Bezieher, aber auch indirekte Vorteile sind nicht zu übersehen: Bei niedrigen Treibstoffkosten können z.B. Verbrennungsmotoren für minimalen Schadstoff-Ausstoß optimiert werden, so dass sie zwar mehr verbrauchen, dabei aber deutlich weniger Schadstoffe produzieren. - Davon abgesehen ist mit dem Einsatz geeigneter Materialien auch der direkte Einsatz in Fahrzeugen denkbar, z.B. durch Erzeugung von Strom zum Antrieb von Elektromotoren zum Fahrzeugantrieb, oder dem Antrieb von Schiffen oder anderen Fortbewegungsmitteln; oder in indirekter Weise, indem für Verbrennungsmotoren Wasserstoff erzeugt wird, was bei Einsatz der Erfindung in der geforderten preiswerten und umweltschonenden Weise geschehen kann.
- Beschreibung der Erfindung
- In der einfachsten Form stelle man sich eine heute handelsübliche Heizungsanlage mit einem Ölbrenner vor. Der Ölbrenner wird ersetzt durch eine oder mehrere Vorrichtungen, durch die das zu zersetzende Wasser unter Druck in die Brennkammer gespritzt wird.
- In der Brennkammer befindet sich an geeigneter Stelle ein Festkörper, ggf. hohl, der zur Einleitung der Thermolyse des Wassers auf eine hohe Temperatur vom z.B. 2000, besser 3000 Grad Celsius oder mehr gebracht wird. Dies kann geschehen in der Form von Metallbrand oder Redox-Reaktionen, beispielsweise mit Thermit, womit die geforderten Temperaturen ohne weiteres und preisgünstig zu erreichen sind. Diese Hitze ist auch nicht verloren, sondern geht in die erzeugte Nutzwärme mit ein.
- Auf diesen heißen Körper wird, nach Erreichen der gewünschten Temperatur, das Wasser unter Druck gespritzt. Dabei kommt es ohne weiteres bereits zu einer teilweisen thermischen Zersetzung des Wassers zu Wasserstoff und Sauerstoff, bezeichnet als Knallgas, welches sofort wieder verbrennt und die eigentliche Nutzwärme erzeugt. Der Wirkungsgrad hängt von der Temperatur der Zersetzung ab; bei 3000 Grad sollten ca. 20% des Wassers in Knallgas umgewandelt werden, der Rest wird aufgefangen und in Form eines offenen Kreislaufs wieder als Brennstoff eingespritzt. Dadurch muss immer nur das tatsächlich verbrannte, und nicht wieder als Verbrennungsprodukt entstandene H2O, welches ebenfalls wieder eingespeist werden kann, dem System neu zugeführt werden.
- Die Vorrichtung für die Wasserzuführung kann auch zur Verbesserung der Funktion direkt an den Festkörper herangeführt werden. Im Betrieb erfolgt eine Kühlung durch das hindurchströmende Wasser; um eine Überhitzung in Betriebspausen zu verhindern, wird diese Vorrichtung beweglich/wegschwenkbar ausgeführt.
- Als tatsächliche Arbeitstemperatur wird ein Kompromiss zu finden sein. Je höher die Temperatur, desto höher der Anteil des aufgespaltenen Wassers und um so höher die Ausbeute; jedoch steigen die Ansprüche an die Hitzebeständigkeit der verwendeten Materialien, insbesondere für den zu erhitzenden Festkörper und den Brennraum.
- Da das nicht reagierende Wasser einerseits fast keine Kosten verursacht, und andererseits auch wieder eingespeist wird, ist in dieser Beziehung ein hoher Wirkungsgrad nicht zwingend erforderlich. Dabei ist auch zu bedenken, dass es wünschenswert sein dürfte, dass der Festkörper nach der Anheizphase nicht mehr, oder mit möglichst wenig externer Energie, z.B. Thermit, Metallpulver etc. versorgt werden muss; Wasserstoff verbrennt in der im Wasser gegebenen optimalen Zusammensetzung mit Sauerstoff mit ca. 2350 Grad, so dass diese Temperatur theoretisch ohne sonstige Energiezufuhr zu halten sein müsste.
- Es kann auch eine zusätzliche Zufuhr von Wasser vorgesehen werden, die das Wasser nicht auf den Festkörper richtet, sondern direkt in die vom Festkörper ausgehende Flamme.
- Sollte die Beheizung mit Metallpulver etc. nicht gewünscht sein, z.B. wegen der entstehenden zu entsorgenden Rückstände/Metalle, so können auch geeignete Gase mit ausreichend hoher Brenntemperatur verwendet werden. Erforderlichenfalls kann der Festkörper so ausgebildet sein, dass er zum Teil in die erzeugte Flamme hineinragt, um ein Beibehalten der Betriebstemperatur des Festkörpers zu ermöglichen.
- Eine weitere Möglichkeit ist, das zu zersetzende Wasser in Rohren durch den Brennraum zu leiten, um eine hohe Eintrittstemperatur zu erreichen, was den Wirkungsgrad erhöht und die Abkühlung des Festkörpers vermindert. Der durch die Erhitzung erzeugte Druck kann für die Einspritzung, ggf. ohne weitere Vorrichtungen wie Pumpen etc., genutzt werden.
- Zum Erreichen dieser, oder auch einer höheren Brenntemperatur, sind folgende Verfahren, einzeln oder in Kombination, denkbar:
Erhöhung des Innendrucks im Brennraum. Bei höherem Druck steigt auf alle Fälle der Schmelzpunkt der verwendeten Materialien, was z.B. Metall oder Mineralien sein könnten, wodurch entweder billigeres Material mit eigentlich ungeeignetem, niedrigerem Schmelzpunkt verwendet werden kann, oder generell mit höheren Temperaturen gearbeitet werden kann. Es ist zu erwarten, dass bei höherem Druck auch der Anteil des zersetzten Wassers bei gleicher Temperatur steigt. - Zugabe von Sauerstoff oder sonstigen Gasen zum Knallgas, um die optimale Brenntemperatur zu erreichen, oder um die Entstehung von nicht gewünschten Produkten zu verhindern oder herab zu setzen. Diese Zugabe kann in den Brennraum erfolgen; möglicherweise kann auch das Wasser damit angereichert werden.
- Das Wasser kann vorgeheizt werden, was zu einer Verbesserung des Wirkungsgrads der Zersetzung führen sollte. Diese Vorheizung könnte kombiniert werden mit einer Kühlung z.B. der Außenwände der Anlage durch das sich dabei erhitzende Wasser, was die Temperatur von außen berührbarer Teile herabsetzt, bzw. den Einsatz billigeren Materials ermöglicht. Wenn unter Druck in der Brennkammer gearbeitet wird, kann die Vorheizung auf weit über 100 Grad erfolgen.
- Je heißer das eingespritzte Wasser ist, desto weniger Energie wird dem Festkörper entzogen, was eine höhere Betriebstemperatur zur Folge haben könnte.
- Es ist denkbar, dass der Anteil des zersetzten Wassers bei ansonsten gleichbleibenden Bedingungen steigt, wenn das Wasser mit möglichst hohem Druck auf den Festkörper gespritzt wird, da dann eine größere Menge durch Kontakt mit dem Festkörper, nach der zwischenzeitlichen Umwandlung in Wasserdampf, die zur Zersetzung erforderliche Temperatur erreicht.
- Um die Ausbeute an zersetztem Wasser zu steigern, kann die Oberfläche des Festkörpers unregelmäßig ausgeführt sein. Dadurch vergrößert sich die Oberfläche, die mit dem zu zersetzenden Wasserdampf in Berührung kommt, und ein höherer Wirkungsgrad bei der Aufspaltung wird erreicht.
- Es kann auch untersucht werden, ob die Bestrahlung des Brennraums stationärer Anlagen mit Mikrowellen, bevorzugt natürlich, wenn diese mit durch die Anlage selbst erzeugtem Strom versorgt werden, eine Verbesserung nicht nur des Wirkungsgrades, sondern in diesem Fall natürlich der gesamten Energiebilanz, zur Folge hat.
- Wenn eine Erhöhung der Brenntemperatur gewünscht wird, sei es, weil ansonsten der Festkörper extern nachgeheizt werden müßte, oder weil eine höhere Verbrennungstemperatur gewünscht wird, als es die Verbrennung von Knallgas, ggf. auch unter Druck, ermöglicht, wäre die Zugabe von Brennmitteln möglich. Hier ist vor allem an Metallstaub oder ein Gemisch, wie z.B. Thermit, zu denken, der entweder in den Brennraum geblasen wird, oder, möglicherweise am einfachsten und wirkungsvollsten, in das zu zersetzende Wasser eingebracht wird, mit dem verbrennenden Knallgas verbrennt, und die Temperatur erhöht. In der Form des beschriebenen offenen Kreislaufs geht auch das nichtverbrannte Material nicht verloren.
- Da der Festkörper nur dann ohne externe Energiezufuhr auf Betriebstemperatur gehalten wird, wenn die Anlage arbeitet, sollte sichergestellt sein, dass dies möglichst ununterbrochen der Fall ist. Allein aus diesem Grund wäre, von regelrechten Kraftwerken abgesehen, die Versorgung aller Verbraucher eines Haushaltes, also Heizung, Warmwasser, Strom, sinnvoll; dies wird durch die niedrigen Kosten der hier erzeugten Energie ohnehin impliziert. Am einfachsten wäre das zu gewährleisten, wenn mit Strom geheizt, nur Strom erzeugt, und der überschüssige Strom ins öffentliche Netz eingespeist würde. Da trotzdem u.U. nicht jederzeit mit gleicher Leistung gearbeitet werden soll, weil beispielsweise nachts oder im Sommer nicht genügend Nachfrage nach Strom besteht, könnte der Festkörper auch aus mehreren, thermisch voneinander isolierten Teilen bestehen, die auch von jeweils eigenen Einspritzvorrichtungen angesteuert werden. Im Idealfall könnte so, z.B. bei einem dreiteiligen Festkörper, in nachfrageschwachen Zeiten nur der mittlere Teil angesteuert und auf Betriebstemperatur sein; die anderen Teile lägen darunter. Aber auch deren Temperatur sollte hoch genug bleiben, um eine Zersetzung in geringerem Umfang zu ermöglichen; die Anlage würde also alleine dadurch hochgefahren werden können, dass der aktive Teil voll ausgelastet wird, wodurch auch die vorher nicht benötigten Teile erhitzt werden; dann werden auch diese mit Wasser angesteuert, ggf. erst in geringerem Maße, durch dessen Verbrennung auch deren Temperatur wieder auf die Betriebstemperatur ansteigt. Sollte dies nicht gewünscht oder zu aufwendig sein, wäre eine externe kurzfristige Energiezufuhr z.B. mit Thermit oder anderen geeigneten Energieträgern möglich.
Claims (24)
- Vorrichtung zur Erzeugung und Verbrennung von Knallgas in stationären und nicht ortsgebundenen/mobilen Anlagen, bei der aus der durch die Verbrennung gewonnene Hitze nach gebräuchlichen oder neuen Verfahren Wärme, und/oder elektrischer Strom, und/oder Bewegungsenergie erzeugt wird.
- Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der erforderliche Brennstoff durch die Thermolyse von Wasser vor Ort gewonnen wird
- Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Thermolyse durch einen Körper hoher Temperatur in Gang gesetzt wird.
- Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Körper hoher Temperatur durch a) Thermit, b) Metallbrand oder c) andere geeignete Verfahren auf Betriebstemperatur gebracht wird.
- Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die erforderliche Temperatur des Körpers im Betrieb ganz oder teilweise durch das verbrennende Knallgas erzeugt, bzw. gehalten wird.
- Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die abgegebene Wärme des beheizten Körpers in die Nutzwärme mit eingeht.
- Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass nicht zersetztes sowie als Verbrennungsprodukt entstandenes Wasser wieder der Verbrennung zugeführt wird.
- Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Brennraum mit einem gegenüber der Umgebung erhöhten Innendruck arbeiteten kann.
- Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass durch einen erhöhten Innendruck im Brennraum der Schmelzpunkt der verwendeten Materialien heraufgesetzt wird.
- Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass in den Brennraum a) Sauerstoff oder b) andere Gase oder c) Flüssigkeiten oder d) sonstige Energieträger von außen zugeführt werden, um die gewünschte Funktion der Anlage zu verbessern und/oder die Entstehung nicht erwünschter Produkte zu unterbinden oder zu vermindern.
- Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass dem zu zersetzenden Wasser a) Sauerstoff oder b) andere Gase oder c) Flüssigkeiten oder d) sonstige Energieträger in geeigneter Form zugefügt werden, um die gewünschte Funktion der Anlage zu verbessern und/oder die Entstehung nicht erwünschter Produkte zu unterbinden oder zu vermindern.
- Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Festkörper durch seine Formgebung ganz oder teilweise in die erzeugte Verbrennung ragt, und dadurch auf Betriebstemperatur gehalten wird.
- Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass das zu zersetzende Wasser in der Anlage zu einer Verbesserung der gewünschten Funktion vorgeheizt wird.
- Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass das zu zersetzende Wasser mit hohem Druck auf den Körper, der mit hoher Temperatur die Thermolyse bewirkt, aufgebracht wird.
- Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass a) Metalle, b) Metalloxide, c) Mischungen davon oder d) sonstige geeignete Materialien zur Verbesserung der gewünschten Funktion in geeigneter Konsistenz, z.B. als I) Späne, II) Pulver oder II) Staub, dem zu zersetzenden Wasser beigemengt werden.
- Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die dem Wasser beigemengten festen Stoffe über einen Kreislauf aufgefangen und der Zersetzung erneutzugeführt werden.
- Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion des Brennraums stationärer Anlagen durch die Bestrahlung mit Energie, z.B. Mikrowellen, verbessert wird.
- Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der die Zersetzung hervorrufende Körper hoher Temperatur aus thermisch getrennten Sektionen besteht, die einzeln oder gemeinsam zur Regulierung der zu entnehmenden Leistung betrieben werden können.
- Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Körper hoher Temperatur oder seine einzelnen Sektionen jeweils durch eine oder mehrere Vorrichtungen unabhängig voneinander mit dem zu zersetzenden Wasser versorgt werden.
- Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Körper hoher Temperatur eine ungleichmäßige Oberfläche zu deren Vergrößerung besitzt, um für das zu zersetzende Medium eine eine größere Reaktionsfläche zu bieten.
- Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Beheizung des Körpers hoher Temperatur auch durch Gase erfolgen kann;
- Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des zur Thermolyse bestimmten Wassers direkt in die Flamme der Knallgas Verbrennung aus einer zusätzlichen Einbringung eingebracht wird;
- Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass das zur Thermolyse vorgesehene Wasser zur Erhitzung durch den Brennraum geleitet wird, und der dadurch entstehende Druck zur Einspritzung genutzt wird;
- Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass eine bewegliche Vorrichtung das Wasser direkt auf den Festkörper aufbringt, die in Betriebspausen um Überhitzung zu vermeiden weggeschwenkt wird.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102016001334A1 (de) | 2015-03-18 | 2016-09-22 | Renate Hamel von der Lieth | Verfahren und Ofen zur Umsetzung von Wasserstoff mit Luftsauerstoff sowie von HHO-Gas zu Wasser mit Wirkungsgraden der Wärmegewinnung >95% |
EP3296629A1 (de) | 2016-09-16 | 2018-03-21 | Janet-Susan Schulze | Verfahren und verbrennungsofen zur umsetzung von wasserstoff und luftsauerstoff zu wasser oder von hho-gas zu wasser |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3735341A1 (de) * | 1987-10-19 | 1989-04-27 | Alfons Ceslik | Verfahren zum erzeugen von waermeenergie |
-
2006
- 2006-10-03 DE DE102006047222A patent/DE102006047222A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3735341A1 (de) * | 1987-10-19 | 1989-04-27 | Alfons Ceslik | Verfahren zum erzeugen von waermeenergie |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Strom und Treibstoff selber erzeugen.Bericht zum Seminar in Zürich und Biebelried/DE.NET-Journal 10,Nr.11/12,S.15-26 (online).Recherchiert am 26.07.2007. http://www.borderlands.de/ne_pdf/NET1105,S.15-26.p * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102016001334A1 (de) | 2015-03-18 | 2016-09-22 | Renate Hamel von der Lieth | Verfahren und Ofen zur Umsetzung von Wasserstoff mit Luftsauerstoff sowie von HHO-Gas zu Wasser mit Wirkungsgraden der Wärmegewinnung >95% |
EP3296629A1 (de) | 2016-09-16 | 2018-03-21 | Janet-Susan Schulze | Verfahren und verbrennungsofen zur umsetzung von wasserstoff und luftsauerstoff zu wasser oder von hho-gas zu wasser |
WO2018050166A1 (de) | 2016-09-16 | 2018-03-22 | Schulze Janet Susan | Verfahren und verbrennungsofen zur umsetzung von wasserstoff und luftsauerstoff zu wasser oder von hho-gas zu wasser |
EA036734B1 (ru) * | 2016-09-16 | 2020-12-14 | Ренате Хамель Фон Дер Лиет | Способ и печь для преобразования водорода и кислорода воздуха в воду или газа брауна (hho) в воду |
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