-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur
Erzeugung von Wasserstoffgas nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1 bzw. 7.
-
Eine
derartige Vorrichtung sowie ein derartiges Verfahren sind beispielsweise
aus der
DE 10 2005
044 926 B3 bekannt.
-
Die
bekannte Vorrichtung erzeugt das Wasserstoffgas durch Dehydrogenierung
eines Kohlenwasserstoff-Brennstoffes und umfasst ein Brennstoffreservoir
für einen in flüssiger Phase vorliegenden Brennstoff,
das über eine Brennstoffzuleitung mit einem Reaktor verbunden
ist, um Brennstoff aus dem Reservoir dem Reaktor zuzuführen,
wobei der Reaktor über eine Rückleitung mit dem
Reservoir verbunden ist, über welche bei der Dehydrogenierung
zugeführten Brennstoffes erzeugter Restbrennstoff an das Reservoir
zurückgeleitet wird, eine Heizeinrichtung zum Erwärmen
des dem Reaktor zugeführten Brennstoffes auf eine Reaktionstemperatur,
und einen Wärmetauscher zur Übertragung von Wärme
von der Rückleitung zur Zuleitung.
-
Wie
es der
DE 10 2005
044 926 B3 detailliert zu entnehmen ist, deren Offenbarungsgehalt
hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen
wird, besitzt die gattungsgemäße Vorrichtung,
bei welcher die (partielle) Dehydrogenierung im Allgemeinen auf
der endotherm verlaufenden Reaktion C
nH
x → H
2 +
C
nH
x-2 basiert,
eine ganze Reihe von Vorteilen. Insbesondere wird damit eine energieoptimierte
Anordnung zur Steigerung der Energieausbeute bzw. Effizienz bei
gleichzeitig geringem Gewicht und geringem Volumen der Vorrichtung
geschaffen. Die Vorrichtung ist somit insbesondere für mobile
Anwendungen, insbe sondere an Bord eines Fahrzeugs, insbesondere
Luftfahrzeugs, besonders geeignet.
-
Die
oben erwähnte Veröffentlichung
DE 10 2005 044 926 B3 beschäftigt
sich jedoch nicht detailliert mit den bei der Dehydrogenierung zu
verwendenden Prozessbedingungen bzw. Prozessparametern, und deutet
lediglich an, dass der Brennstoff dem Reaktor in flüssiger
Phase oder in gasförmiger Phase zugeführt werden
kann.
-
Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung sowie
ein Verfahren der eingangs genannten Art hinsichtlich der Energieeffizienz weiter
zu verbessern, um somit beispielsweise die Vorrichtung mit noch
kleinerer Masse und noch kleinerem Volumen ausbilden zu können.
-
Diese
Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch eine Vorrichtung
nach Anspruch 1 bzw. ein Verfahren nach Anspruch 7 gelöst.
Für die Erfindung wesentlich ist, dass die Dehydrogenierung
in der superkritischen Phase des Brennstoffes ablaufen gelassen wird.
-
Als
superkritische Phase (auch: überkritische Phase) bezeichnet
man allgemein einen Zustand, in welchem die Grenze zwischen Flüssigkeit und
Gas verschwindet bzw. die flüssige Phase und die gasförmige
Phase ununterscheidbar werden. Dieser Zustand wird erreicht, wenn
sowohl die Temperatur als auch der Druck jeweils überhalb
der "kritischen Temperatur" bzw. des "kritischen Drucks" liegen,
welche den "kritischen Punkt" (im Phasendiagramm) der betreffenden
Substanz definieren. Der kritische Zustand lässt sich anschaulich
z. B. so beschreiben: Wird ein Gas einem immer höheren
Druck ausgesetzt, so verringern sich die intermolekularen Abstände. Überhalb
des kritischen Drucks entspricht dieser Abstand dann dem Abstand
der Moleküle in der flüssigen Phase und der Unterschied
zwischen Gas und Flüssigkeit verschwindet.
-
Es
hat sich herausgestellt, dass gerade in der gemäß der
Erfindung vorgesehenen Auswahl der Prozessbedingungen der Schlüssel
zur besonders erfolgreichen Anwendung des gattungsgemäßen Verfahrens
liegt. Die Festlegung der Prozessparameter zur Realisierung der
Dehydrogenierungsreaktion in der superkritischen Phase des Brennstoffes
führt dazu, dass der Prozess energetisch sehr viel effizienter
ist, was insbesondere für die hier besonders interessanten
mobilen Anwendungen von größter Bedeutung ist.
-
Im
Vergleich zu einer Dehydrogenierung in der Gasphase, ausgehend von
einem ursprünglich in flüssiger Phase vorliegenden
Brennstoff, ergibt sich außerdem der Vorteil, dass bei
der Brennstoffzufuhr vom Reservoir zum Reaktor keine Phasenänderungsenergie
zur Verdampfung des Brennstoffes aufgewendet werden muss und nach
der Reaktion im Reaktor keine Phasenänderungsenergie zur
Kondensation abgeführt werden muss. Bei der Erfindung muss
der Brennstoff lediglich erwärmt und unter Druck gehalten
bzw. gesetzt werden, um die Dehydrogenierung in superkritischer
Phase ablaufen zu lassen.
-
Auch
im Vergleich zu einer Dehydrogenierung in flüssiger Phase,
ausgehend von einem flüssig vorliegenden Brennstoff, ist
bei einer erfindungsgemäßen Dehydrogenierung die
Energieausbeute beträchtlich gesteigert.
-
Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der
Reaktor einen Katalysator (z. B. Metall und/oder Metalloxide) enthält,
um die Reaktionsschwelle der Dehydrogenierungsreaktion herabzusetzen.
-
Wenngleich
die Lage des kritischen Punktes von der chemischen Zusammensetzung
des betreffenden Kohlenwasserstoff-Brennstoffes abhängt,
so hat es sich für die meisten Fälle als zweckmäßig
herausgestellt, wenn die Reaktionstemperatur größer als
350°C ist, beispielsweise in einem Bereich zwischen 350°C
und 450°C liegt, oder besonders bevorzugt als 400°C
ist, beispielsweise in einem Bereich zwischen 400°C und
450°C liegt.
-
Da
der Erfindung eine endotherme Dehydrogenierungsreaktion zugrunde
liegt, muss der dem Reaktor zugeführte Brennstoff mittels
der Heizeinrichtung auf die überhalb der kritischen Temperatur liegende
Reaktionstemperatur gebracht werden.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Heizeinrichtung
einen Brenner, der mit erzeugtem Restbrennstoff und/oder mit Verunreinigungen
versorgt wird, die mittels einer Reinigungseinheit von dem erzeugten
Wasserstoffgas abgetrennt wurden. Dies sind hinsichtlich der Effizienz
des Verfahrens besonders günstige Möglichkeiten
zur Erzeugung der Heizenergie.
-
Falls
ein solcher Brenner nicht ausreichend mit Restbrennstoff bzw. mit
vom Wasserstoffgasstrom abgetrennten Verunreinigungen versorgt werden
kann, so kommt z. B. in Betracht, zusätzlich einen Teilstrom
des aus dem Brennstoffreservoir geförderten Brennstoffes
hierfür zu benutzen. Werden die leicht oxidierbaren, gasförmigen
Brennstoffe zum Heizen benutzt, so ist insbesondere eine katalytische Verbrennung
in der Heizeinrichtung von Vorteil.
-
Alternativ
oder zusätzlich kann die Heizeinrichtung auch in anderer
Weise versorgt werden, z. B. durch elektrische Energie etc. Bei
Verwendung in einem Luftfahrzeug mit Strahltriebwerk kann der Reaktor
vorteilhaft auch durch ohnehin verfügbare Zapfluft ("Bleed
Air") beheizt werden. Alternativ kann auch Abwärme aus dem
Strahltriebwerk und/oder einer gegebenenfalls vorhandenen Brennstoffzellenanordnung
verwendet werden.
-
Wenn
ein Brenner der Heizeinrichtung mit im Reaktor erzeugtem Restbrennstoff
versorgt wird, so wird dieser Restbrennstoff bevorzugt stromabwärts des
Wärmetauschers aus der Rückleitung abgezweigt.
Dies besitzt den Vorteil, dass der gesamte Rückstrom des
Restbrennstoffes für den Wärmeaustausch (zur Vorerwärmung
des dem Reaktor zuzuführenden Brennstoffes) nutzbar bleibt.
-
Falls
der Brenner der Heizeinrichtung mit Verunreinigungen versorgt wird,
die mittels einer Reinigungseinheit von dem erzeugten Wasserstoffgas abgetrennt
wurden, so ist es in entsprechender Weise bevorzugt, dass der Verunreinigungsstrom,
sei es in einem vom Restbrennstoff bereits abgetrennten Wasserstoffgas
oder in einem Gemisch aus Restbrennstoff und erzeugtem Wasserstoffgas,
vor seiner Verbrennung über den Wärmetauscher
geführt wird.
-
Für
viele Kohlenwasserstoff-Brennstoffe hat es sich als besonders praktikabel
herausgestellt, wenn ein Reaktionsdruck, bei welchem die Dehydrogenierungsreaktion
abläuft, mindestens 8 bar beträgt, z. B. in einem
Bereich zwischen 8 bar und 25 bar liegt, insbesondere zwischen 10
bar und 25 bar.
-
Insbesondere
für den Fall, dass es sich bei dem Brennstoff um Kerosin
handelt, ist es bevorzugt, dass die Reaktionstemperatur zwischen
350°C und 450°C liegt – oder besonders
bevorzugt zwischen 400°C und 450°C – und
der Reaktionsdruck zwischen 10 bar und 25 bar liegt.
-
In
einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Reaktionsdruck
eingestellt (bevorzugt geregelt) wird durch entsprechende Ansteuerung
einer im Verlauf der Zuleitung angeordneten Brennstoffpumpe und/oder
eines im Verlauf der Rückleitung angeordneten Druckhalteventils.
Hierfür ist eine bevorzugt kontinuierliche Überwachung
der wesentlichsten Prozessparameter, insbesondere von Temperatur und
Druck im Reaktor, von Vorteil.
-
Bei
der Erfindung entsteht im Reaktor zunächst ein Gemisch
aus erzeugtem Wasserstoff und Restbrennstoff, beides mit vergleichsweise
hoher Temperatur und vergleichsweise hohem Druck. In einer Ausführungsform
ist vorgesehen, dass dieses Gemisch zunächst den Wärmetauscher
durchströmt und erst nachfolgend die Separation in einen
Wasserstoffstrom und einen Restbrennstoffstrom erfolgt. In einer
Weiterbildung dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass
im Verlauf der Rückleitung eine Druckreduzierung erfolgt,
um die Separation z. B. bei mehr oder weniger optimalem Druck durchführen
zu können. Die Druckreduzierung, z. B. mittels eines Druckreduzierventils
realisiert, erfolgt hierbei bevorzugt stromabwärts des
Wärmetauschers.
-
In
einer anderen Ausführungsform erfolgt die Dehydrogenierung
des Brennstoffes und die Separation des entstehenden Wasserstoffes
vom Restbrennstoff in einer Stufe, also noch im Bereich des Reaktors.
Hierfür ist beispielsweise ein so genannter Membranreaktor
vorteilhaft einsetzbar, bei welchem sich im Reaktorinneren eine
für den entstehenden Wasserstoff durchlässige
Membran befindet.
-
Auch
bei dieser Ausführungsform ist eine Weiterbildung bevorzugt,
bei welcher die vergleichsweise hohe Temperatur des erzeugten Wasserstoffgases
dadurch ausgenutzt wird, dass das Wasserstoffgas vor seiner Verwendung
durch den Wärmetauscher strömen gelassen wird,
um zur Vorerwärmung des dem Reaktor zuzuführenden
Brennstoffes beizutragen. Stromaufwärts oder stromabwärts
des Wärmetauschers kann eine Reinigungseinheit vorgesehen
sein, mittels welcher Verunreinigungen im erzeugten Wasserstoffgas
abgetrennt werden (z. B. mittels eines Membranverfahrens). Die abgetrennten Verunreinigungen
können z. B. direkt oder indirekt (d. h. über
den Wärmetauscher) ins Brennstoffreservoir zurückgeleitet
werden.
-
Eine
bevorzugte Verwendung der Vorrichtung bzw. des Verfahrens ist die
mobile Wasserstoffgaserzeugung, beispielsweise an Bord eines Flugzeugs,
Hubschraubers, Kraftfahrzeugs etc. Das erzeugte Wasserstoffgas ist
hierbei insbesondere zum Betreiben von Hilfsaggregaten attraktiv.
Eine Antriebseinrichtung wie z. B. ein Flugzeugtriebwerk oder eine
Brennkraftmaschine wie ein Ottomotor oder Dieselmotor bei einem
Kraftfahrzeug kann demgegenüber unmittelbar mit dem Kohlenwasserstoff-Brennstoff
aus dem Brennstoffreservoir versorgt werden.
-
Bei
dem Kohlenwasserstoff-Brennstoff kann es sich z. B. um Kerosin,
Benzin oder Diesel handeln.
-
Der
im Rahmen der Erfindung vorgesehene Wärmetauscher arbeitet
bevorzugt nach dem Gegenstromprinzip.
-
Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen
mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben.
Es stellen dar:
-
1 eine
schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines
Systems zur Wasserstoffgaserzeugung,
-
2 eine
schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform
eines Systems zur Wasserstoffgaserzeugung, und
-
3 eine
schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform
eines Systems zur Wasserstoffgaserzeugung.
-
1 zeigt
ein beispielsweise an Bord eines Flugzeugs zur Versorgung von Hilfsaggregaten
verwendetes System 10 zur Erzeugung von Wasserstoffgas
an einem Wasserstoffgasauslass 12.
-
Das
System 10 umfasst einen Brennstofftank 14, der
im dargestellten Ausführungsbeispiel flüssiges
Kerosin enthält, welches in erster Linie zur Versorgung
eines Triebwerks des Flugzeugs eingesetzt wird (nicht dargestellt).
-
Der
Brennstofftank 14 ist über eine Brennstoffzuleitung 16 mit
einem Reaktor 18 verbunden, um den Brennstoff aus dem Tank 14 dem
Reaktor 18 zuzuführen.
-
Im
Verlauf der Brennstoffzuleitung 16 sind eine Brennstoffpumpe 20,
ein Wärmetauscher 22 und eine Heizeinrichtung 24 in
dieser Reihenfolge angeordnet. Abweichend von der schematischen Darstellung
von 1 kann die Heizeinrichtung in der Praxis besonders
vorteilhaft innerhalb des Reaktors 18 angeordnet sein.
-
Die
Erzeugung des Wasserstoffgases erfolgt im Reaktor 18 durch
eine endotherme Dehydrogenierungsreaktion, so dass an einem Reaktorauslass 26 ein
Gemisch aus erzeugtem Wasserstoffgas und Restbrennstoff in eine
Rückleitung 28 austritt, die mit dem Brennstofftank 14 verbunden
ist. Über die Rückleitung 28 wird bei
der Dehydrogenierung zugeführten Brennstoffes erzeugter
Restbrennstoff an den Brennstofftank 14 zurückgeleitet.
Im Verlauf der Rückleitung 28 sind der Wärmetauscher 22 und
ein Phasenseparator 30 in dieser Reihenfolge angeordnet.
-
Die
Heizeinrichtung 24 ist erforderlich, weil die im Wärmetauscher 22 zurückgewonnene
Wärme nicht ausreicht, um den Brennstoff in der Zuleitung 16 auf
die erforderliche Prozesstemperatur zu bringen. Außerdem
muss dem zugeführten Brennstoff auch noch die Reaktionsenthalpie
der endothermen Dehydrogenierungsreaktion zugeführt werden.
-
Das
erzeugte Gemisch aus Wasserstoffgas und Restbrennstoff tritt an
einem Separatoreinlass 32 in den Separator 30 ein.
An einem ersten Separatorauslass 34 tritt des enthaltene
Wasserstoffgas über ein erstes Druckhalteventil 36 zum
Wasserstoffgasauslass 12 hin aus. Aus einem zweiten Separatorauslass 38 strömt
der Restbrennstoff über ein zweites Druckhalte- bzw. Auslassventil 40 zurück
in den Brennstofftank 14.
-
Wenn
in dem Phasenseparator 30 eine Membran zur Abtrennung des
Wasserstoffgases vom Restbrennstoff verwendet wird, so lässt
sich vorteilhaft ein tropfen- und aerosolfreies Wasserstoffgas entnehmen.
-
Mittels
des Wärmetauschers 22 erfolgt eine vorteilhafte
Vorerwärmung des über die Brennstoffzuleitung 16 dem
Reaktor 18 zugeführten Brennstoffes und gleichzeitig
eine Abkühlung des über die Rückleitung 28 strömenden
Gemisches aus Wasserstoffgas und Restbrennstoff, indem Wärme
von der Rückleitung 28 zur Zuleitung 16 übertragen
wird.
-
Die
Heizeinrichtung 24 dient zum Erwärmen des dem
Reaktor zugeführten Brennstoffes auf eine Reaktionstemperatur
und kann z. B. als ein Brenner ausgebildet sein oder einen Brenner
aufweisen, der mit einem Teil des im Prozess erzeugten Restbrennstoffes
versorgt wird.
-
Eine
Besonderheit des Systems 10, die zu einer überragenden
Energieeffizienz führt und somit eine Optimierung des Systems
hinsichtlich seiner Masse und seines Volumens erlaubt, besteht darin, dass
die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, die Dehydrogenierung in der
superkritischen Phase des Brennstoffes, also überhalb der
kritischen Temperatur und überhalb des kritischen Drucks
ablaufen zu lassen.
-
Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt im Reaktor 18 die
Dehydrogenierungsreaktion bei einer Reaktionstemperatur von etwa
400°C und einem Reaktionsdruck von etwa 12 bar. Typischerweise
erfolgt die Reaktion in einem Temperaturbereich von 400°C
bis 440°C bei einem Druck zwischen 12 und 14 bar.
-
Für
die effiziente Dehydrogenierung ist wesentlich, dass die Temperatur
und der Druck im Inneren des Reaktors 18 überhalb
der für den betreffenden Brennstoff kritischen Größen
liegen. Insofern ist es nicht zwingend, dass mit der in 1 dargestellten
Brennstoffpumpe 20 der Reaktionsdruck erzeugt wird. Vielmehr
könnte abweichend von der Darstellung in 1 eine
zusätzliche Hochdruckpumpe unmittelbar am Reaktoreinlass
vorgesehen sein, welche den mittels der dargestellten Pumpe 20 geförderten
Brennstoff auf den erforderlichen Reaktionsdruck bringt.
-
Zur
Aufrechterhaltung des Reaktionsdrucks im Reaktor 18 tragen
im dargestellten Ausführungsbeispiel maßgeblich
die Druckhalteventile 36 und 40 bei, die gleichzeitig
zur Separation des erzeugten Wasserstoffgases von dem erzeugten
Restbrennstoff wirksam sind.
-
In
einer vorteilhaften Ausgestaltung des Systems 10 werden
die Reaktionstemperatur und der Reaktionsdruck im Reaktor 18 gemessen
und für eine geeignete Einstellung bzw. Regelung dieser Prozessparameter
herangezogen. Hierfür werden auf Basis der gemessenen Werte
die Brennstoffpumpe 20 (oder die gegebenenfalls vorgesehene
zusätzliche Hochdruckpumpe) sowie die Heizeinrichtung 24 geeignet
angesteuert. Abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel,
bei welchem die beiden Druckhalteventile 36 und 40 ein
jeweils fest eingestelltes Druckhaltevermögen besitzen,
könnte wenigstens eines dieser Ventile auch als einstellbares Proportionalventil
vorgesehen sein, dessen Rückhaltevermögen auf
Basis gemessener Prozessgrößen eingestellt wird.
-
Die
Festlegung der Prozessparameter wie oben beschrieben führt
dazu, dass der Dehydrogenierungsprozess energetisch sehr viel effizienter
als bei vergleichbaren Verfahren gemäß des Stands
der Technik ist. Vorliegend muss der in flüssiger Phase bevorratete
Brennstoff lediglich erwärmt und unter Druck gesetzt werden
und nach der Reaktion im Wärmetauscher wieder abgekühlt
werden. Eine zusätzliche Wärmezufuhr zur Phasenänderung
in die Gasphase und eine zusätzliche Wärmeabfuhr
zur Kondensation des Restbrennstoffes ist vorteilhaft nicht erforderlich.
-
Der
mittels der oder den Brennstoffpumpen aufzubringende Energieaufwand,
um den flüssigen Brennstoff auf das erforderliche Druckniveau
zu bringen, ist vergleichsweise gering, da es sich bei dem verwendeten
Kerosin (wie auch bei z. B. verwendetem Benzin oder Diesel) um eine
praktisch nicht kompressible Flüssigkeit handelt.
-
Mit
der dargestellten Ausführungsform lässt sich der
erzeugte Wasserstoff bei vergleichsweise hohem Druck am Wasserstoffgasauslass 12 zur
Verfügung stellen, was für die Nutzung, den Transport und
die Speicherung bzw. Zwischenspeicherung von Vorteil sein kann.
Unabhängig davon bringt der gemäß der
Erfindung vergleichsweise hohe Druck im Reaktionsvolumen auch einen
Vorteil bezüglich der Reinheit des erzeugten Wasserstoffs.
Der Partialdruck der Kohlenwasserstoffe nimmt mit der Temperatur
zu, ändert sich aber kaum bei Erhöhung des Gesamtdrucks.
Mithin wird die Wasserstoffreinheit durch die Erhöhung
des Gesamtdrucks deutlich verbessert. Gleichzeitig wird durch den
erhöhten Druck allerdings auch der physikalisch gelöste
Anteil an Wasserstoff im Restbrennstoff größer.
Insbesondere in dieser Hinsicht ist beispielsweise eine Modifikation interessant,
die nachfolgend mit Bezug auf 2 beschrieben
wird und bei welcher der gelöste Wasserstoffanteil durch
eine Druckabsenkung im Bereich der Rückleitung verringert
wird.
-
Bei
der nachfolgenden Beschreibung von weiteren Ausführungsbeispielen
werden für gleichwirkende Komponenten die gleichen Bezugszahlen verwendet,
jeweils ergänzt durch einen kleinen Buchstaben zur Unterscheidung
der Ausführungsform. Dabei wird im Wesentlichen nur auf
die Unterschiede zu dem bzw. den bereits beschriebenen Ausführungsbeispielen
eingegangen und im Übrigen hiermit ausdrücklich
auf die Beschreibung vorangegangener Ausführungsbeispiele
verwiesen.
-
2 zeigt
ein Wasserstoffgaserzeugungssystem 10a, dessen Aufbau und
Funktion im Wesentlichen identisch wie bei dem vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispiel gemäß 1 sind.
Der Unterschied besteht darin, dass bei dem System 10a im Verlauf
einer Rückleitung 28a ein Druckreduzierventil 50a vorgesehen
ist, welches bei dem System 10a die Abtrennung des Wasserstoffs
vom Brennstoff bei einem Druck ermöglicht, der wesentlich
kleiner als der Reaktionsdruck in einem Reaktor 18a ist.
-
Im
dargestellten Ausführungsbeispiel ist das zur Druckreduzierung
im Rückstrom vorgesehene Druckreduzierventil 50a stromabwärts
eines Wärmetauschers 22a angeordnet. Ein Auslass
dieses Ventils ist direkt mit einem Separatoreinlass 32a eines Phasenseparators 30a verbunden,
in welchem die Separation bei einem optimalen Druck erfolgen kann, der
in der Praxis oftmals wesentlich kleiner als der gemäß der
Erfindung im Reaktor 18a erforderliche Reaktionsdruck ist.
-
3 zeigt
ein Wasserstoffgaserzeugungssystem 10b, dessen Aufbau und
Funktion im Hinblick auf die Brennstoffzufuhr ausgehend von einem Brennstofftank 14b zu
einem Reaktor 18b im Wesentlichen identisch zu den vorstehend
beschriebenen Ausführungsbeispielen gemäß der 1 und 2 sind.
Der Unterschied besteht darin, dass bei dem System 10b die
Dehydrogenierungsreaktion und die Separation des erzeugten Wasserstoffs
in einer Stufe erfolgen.
-
Sei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel enthält
der Reaktor 18b hierfür eine Membran 60b, welche
den in einem eigentlichen Reaktionsraum (in der Figur unterhalb
der Membran 60b) erzeugten Wasserstoff durchlässt,
den bei der partiellen Dehydrogenierung verbleibenden Restbrennstoff
jedoch zurückhält. Auf diese Weise kann an einem
ersten Reaktorauslass 26b-1 der Restbrennstoff und an einem
zweiten Reaktorauslass 26b-2 der Wasserstoff herausgeführt
werden.
-
Diese
Ausführungsform besitzt beispielsweise den Vorteil, dass
die Ausbeute an Wasserstoff durch dessen direkte Entnahme aus dem
Reaktor 18b erhöht wird. Außerdem kann
damit eine besonders kompakte und somit für einen mobilen
Einsatz besonders vorteilhafte Vorrichtung realisiert werden.
-
Wenngleich
dies in 3 nicht dargestellt ist, so
ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des
Systems 10b vorgesehen, dass der am Reaktorauslass 26b-2 bereitgestellte
Wasserstoff vor seiner Verwendung parallel zur Rückleitung 28b durch
den Wärmetauscher 22b geführt wird. Damit
kann die im erzeugten Wasserstoff enthaltene Wärme im Wärmetauscher 22b vorteilhaft
zur Temperaturerhöhung (Vorerwärmung) des dem
Reaktor 18b zuzuführenden Brennstoffes ausgenutzt
werden.
-
Bei
den angegebenen Werten für Temperatur und Druck ist zu
berücksichtigen, dass es sich im Wesentlichen um Abschätzungen
handelt, da die Werte für die genannten Kraftstoff schwer
anzugeben sind, da es sich um Gemische handelt.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102005044926
B3 [0002, 0004, 0005]