Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung von Brenngas, insbesondere Wasserstoff (H2), Kohlenmonoxid (CO) und gegebenenfalls gasförmigen Kohlenwasserstoffen, wie beispielsweise Methan (CH4).The present invention relates to an apparatus and a method for producing fuel gas, in particular hydrogen (H 2 ), carbon monoxide (CO) and optionally gaseous hydrocarbons, such as methane (CH 4 ).
Im Besonderen betrifft eine Vorrichtung mit einem Elektrodentisch zur Aufnahme eines Elektrolyts aus einem wässrigen Kohlenstoffgemisch aus Kohlenstoff und Wasser. Der Elektrodentisch ist von einem Reaktorgefäß umgeben. Ein Elektrolyt-Zufuhrrohr ist zur Zufuhr des Elektrolyts auf den Elektrodentisch ausgebildet. Eine Elektrode trägt eine Vielzahl von stabförmigen Elementen, die dem Elektrodentisch zugewandt sind. Das Elektrolyt-Zufuhrrohr und die Elektrode sind derart ausgestaltet, dass zwischen ihnen eine elektrische Spannung anlegbar ist, um zwischen Elektrode und Elektrolyt ein Plasma zu bilden, wodurch das Brenngas erzeugbar ist.In particular, it relates to a device having an electrode table for receiving an electrolyte from an aqueous carbon mixture of carbon and water. The electrode table is surrounded by a reactor vessel. An electrolyte supply tube is formed for supplying the electrolyte to the electrode table. An electrode carries a plurality of rod-shaped elements which face the electrode table. The electrolyte supply tube and the electrode are designed such that an electrical voltage can be applied between them in order to form a plasma between the electrode and the electrolyte, as a result of which the fuel gas can be generated.
Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung von Brenngas.Likewise, the invention relates to a method for producing fuel gas.
Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Methan können als Brenngase bei der Erzeugung von beispielsweise Heizenergie zum Heizen von Gebäuden oder von beispielsweise elektrischer Energie zum Antrieb von Maschinen, insbesondere Fahrzeugen, usw. Verwendung finden. Ferner ist es möglich auch dem Brenngas Kohlenwasserstoffe herzustellen, die als Energieträger in den verschiedensten Anwendungen Verwendung finden.Hydrogen, carbon monoxide and methane can be used as fuel gases in the production of, for example, heating energy for heating buildings or, for example, electrical energy for driving machines, in particular vehicles, etc. Furthermore, it is also possible to produce hydrocarbons for the fuel gas, which are used as energy sources in a wide variety of applications.
RU 2 258 097 C1 beschreibt eine Vorrichtung zur Erzeugung von thermischer Energie, Wasserstoff und Sauerstoff. Bei dieser wird in einen Reaktorraum von einer Seite eine Lösung eingeführt. Die Lösung läuft seitlich in einen Spalt, der parallel zur Strömungsrichtung der Einlassöffnung der Lösung in dem Reaktorraum angeordnet ist. Der Spalt ist zwischen einem flächigen Ansatz an einem Ende einer stabförmigen Anode und einer stabförmigen Kathode gebildet, deren eines Ende dem flächigen Ansatz der Anode und einem Durchgangsloch der Anode zugewandt ist. Durch Anlegen einer Spannung zwischen Kathode und Anode werden in dem Spalt chemische Verbindungen der Moleküle und Ionen der Lösung zerstört. Dadurch entsteht neben thermischer Energie auch Wasserstoff und Sauerstoff, die auf der anderen Seite des Spalts aus dem Spalt austreten und an einer zum Spalt in der Höhe versetzten Auslassöffnung des Reaktorraums aus dem Reaktorraum ausgelassen werden. Hierbei wird eine Explosion beim Bilden von Plasma in dem Spalt bzw. der Kathodenzone vermieden. RU 2 258 097 C1 describes a device for generating thermal energy, hydrogen and oxygen. In this case, a solution is introduced into a reactor space from one side. The solution runs laterally into a gap which is arranged parallel to the flow direction of the inlet opening of the solution in the reactor space. The gap is formed between a planar projection at one end of a rod-shaped anode and a rod-shaped cathode, one end of which faces the planar projection of the anode and a through-hole of the anode. By applying a voltage between the cathode and the anode, chemical compounds of the molecules and ions of the solution are destroyed in the gap. In addition to thermal energy, this also produces hydrogen and oxygen, which emerge from the gap on the other side of the gap and are discharged from the reactor space at an outlet opening of the reactor space offset from the gap in height. In this case, an explosion during the formation of plasma in the gap or the cathode zone is avoided.
WO 2009/029292 A1 offenbart eine Wasserstofferzeugung mit CO2- und CO-Absonderung bei Kohle- und Erdgaskraftwerken unter Verwendung von herkömmlicher Elektrolyse. Hier werden die Rohstoffe Wasser, Kohle, und NaCl (Natriumchlorid) sowie NaOH (Natriumhydroxid) verwendet, um H2 zu erzeugen. WO 2009/029292 A1 discloses hydrogen production with CO 2 and CO emissions at coal and natural gas power plants using conventional electrolysis. Here, the raw materials water, coal, and NaCl (sodium chloride) and NaOH (sodium hydroxide) are used to produce H 2 .
Die Ausbeute von Brenngas aus den verwendeten Rohstoffen bei dem Stand der Technik ist jedoch noch optimierbar. Zudem ist bei dem genannten Stand der Technik die Art des erzeugten Brenngases nicht nach jeweils bestehendem Bedarf einstellbar. Das heißt, die Vorrichtungen können nur Wasserstoff, jedoch nicht noch andere Brenngase, wie Kohlenmonoxid und/oder Methan, gleichzeitig produzieren.However, the yield of fuel gas from the raw materials used in the prior art is still optimizable. In addition, in the cited prior art, the nature of the fuel gas produced is not adjustable according to each existing need. That is, the devices can only produce hydrogen, but not yet other fuel gases, such as carbon monoxide and / or methane, concurrently.
Außerdem gibt es im Stand der Technik viele Versuche, Kohle aus Biomasse zu gewinnen. Hierbei sind verschiedenste Verfahren zur hydrothermalen Karbonisierung von Biomasse bekannt, wie beispielsweise aus der WO 2010/006 881 A1 oder der DE 10 2008 007 791 A1 . Bei solchen Verfahren kann Kohle durch Trocknung eines wässrigen Kohleschlamms gewonnen werden. Für die Trocknung ist die Zufuhr externer Energie erforderlich. Es wäre vorteilhaft, wenn auf die Trocknung verzichtet werden könnte und der wässrige Kohleschlamm direkt wieder als Rohstoff für die Erzeugung von anderen industriell nutzbaren Stoffen zum Einsatz kommen könnte.In addition, there are many attempts in the art to extract coal from biomass. Here, a variety of methods for hydrothermal carbonization of biomass are known, such as from WO 2010/006 881 A1 or the DE 10 2008 007 791 A1 , In such processes, coal can be recovered by drying an aqueous coal slurry. Drying requires the supply of external energy. It would be advantageous if the drying could be dispensed with and the aqueous coal slurry could be used directly again as a raw material for the production of other industrially usable substances.
DE 10 2010 060 212 A1 betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung von Brenngas. Einem flächigen Element, das zur Aufnahme eines Elektrolyts aus Kohlenstoff und Wasser vorgesehen ist, wird der Elektrolyt über ein Elektrolyt-Zufuhrrohr zugeführt. Eine Elektrode ist dem flächigen Element zugewandt. Zwischen Elektrode und Elektrolyt-Zufuhrrohr kann eine elektrische Spannung angelegt werden, um zwischen Elektrode und Elektrolyt ein Plasma zu bilden, wodurch das Brenngas erzeugt wird. DE 10 2010 060 212 A1 relates to an apparatus and a method for producing fuel gas. A sheet member intended to receive an electrolyte of carbon and water is supplied with the electrolyte through an electrolyte supply pipe. An electrode faces the sheet element. An electrical voltage can be applied between the electrode and the electrolyte supply tube in order to form a plasma between the electrode and the electrolyte, whereby the fuel gas is generated.
WO 2007/116225 A1 offenbart ein Verfahren zur Wasserstofferzeugung aus einem Kohlenwasserstoffbrennstoff. Der Brennstoff wird mit einem Sauerstoff und/oder Dampf enthaltenden Gas zusammengeführt. Das Gemisch aus Brennstoff und Gas wird durch ein Plasma geführt, welches durch einen Mikrowellenplasmagenerator zwischen gegenüberliegenden Elektroden in einem Reaktor erzeugt wurde. Wenigstens eine der Elektroden bildet dabei eine Leitung für den Abfluss von Material aus der Umgebung des Plasmas. Das aus der Abflussleitung austretende Gasgemisch enthält Wasserstoff. Das Gemisch aus Brennstoff und Gas tritt derart in den Reaktor ein, dass es einen Wirbel um die Elektroden bildet. WO 2007/116225 A1 discloses a process for hydrogen production from a hydrocarbon fuel. The fuel is combined with an oxygen and / or vapor-containing gas. The mixture of fuel and gas is passed through a plasma generated by a microwave plasma generator between opposing electrodes in a reactor. At least one of the electrodes forms a conduit for the outflow of material from the environment of the plasma. The gas mixture leaving the discharge line contains hydrogen. The mixture of fuel and gas enters the reactor such that it forms a vortex around the electrodes.
Darüber hinaus werden derzeit mit Blick auf den Klimawandel immer größere Anstrengungen unternommen, um die weltweit zunehmende Erzeugung von Kohlendioxid zumindest zu beschränken, die bei der Verbrennung von organischen Brennstoffen beispielsweise zum Antrieb von Maschinen und/oder zur Erzeugung von elektrischer und/oder Heizenergie stattfindet. Unter organischen Brennstoffen sind zu verstehen Kohle, Öl, Erdgas, Biomasse (nachwachsende Stoffe, insbesondere Holz, Schilfgräser usw., Bioabfälle, insbesondere Klärschlämme, usw.), Haus- und/oder Gewerbemüll, usw. Als eine Variante der Beschränkung der Kohlendioxiderzeugung wird derzeit überlegt, bei einer Verbrennung freiwerdendes Kohlendioxid in Tanks aufzufangen und das Kohledioxid unter dem Erdboden zu speichern. Auf diese Weise soll die Menge von in die Atmosphäre gelangendem Kohlendioxid verringert werden. Jedoch ist eine Lagerung des Kohlendioxids unter dem Erdboden problematisch, da hierfür erst geeignete Lagerstätten gefunden und hergerichtet werden müssen. Zudem muss dann sichergestellt werden, dass das Kohlendioxid nicht unbeabsichtigt trotzdem aus der Lagerstätte in die Atmosphäre entweicht. Es wäre also ein großer Vorteil, wenn zumindest bei der Verbrennung von organischen Brennstoffen erzeugtes Kohlendioxid wieder als Rohstoff für die Erzeugung von anderen industriell nutzbaren Stoffen zum Einsatz kommen könnte.In addition, with a view to climate change, more and more efforts are being made to increase global production of carbon dioxide at least, which takes place in the combustion of organic fuels, for example for driving machines and / or for generating electrical and / or heating energy. By organic fuels is meant coal, oil, natural gas, biomass (renewable materials, especially wood, reed grass, etc., biowaste, especially sewage sludge, etc.), domestic and / or industrial waste, etc. As a variant of the limitation of carbon dioxide production It is currently being considered to capture carbon dioxide released in a combustion process in tanks and to store the carbon dioxide under the ground. In this way, the amount of carbon dioxide entering the atmosphere should be reduced. However, a storage of carbon dioxide under the ground is problematic, since only suitable deposits must be found and prepared for this purpose. In addition, it must then be ensured that the carbon dioxide does not unintentionally escape from the reservoir into the atmosphere. It would therefore be a great advantage if carbon dioxide produced at least in the combustion of organic fuels could again be used as raw material for the production of other industrially usable substances.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Erzeugung von Brenngas bereitzustellen, welche einen hohen Wirkungsgrad besitzt und trotz der hohen Temperaturen langzeitstabil ist.It is therefore an object of the present invention to provide a device for generating fuel gas, which has a high efficiency and is long-term stable despite the high temperatures.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Erzeugung von Brenngas gelöst, welche die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.This object is achieved by a device for generating fuel gas, which has the features of patent claim 1.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zur Erzeugung von Brenngas bereitzustellen, das einfach zu handhaben ist und stabil über einen langen Zeitraum hinweg arbeitet.Another object of the present invention is to provide a method of producing fuel gas that is easy to handle and stable over a long period of time.
Die obige Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Erzeugung von Brenngas gelöst, welche die Merkmale des Patentanspruchs 8 aufweist.The above object is achieved by a method for producing fuel gas, which has the features of claim 8.
Bevorzugt ist der Elektrodentisch der erfindungsgemäßen Vorrichtung um eine Achse (Längsachse) drehbar ausgebildet. Ferner hat der drehbare Elektrodentisch eine Mulde ausgebildet, die den Elektrolyten aufnimmt und eine bestimmte Menge an Elektrolyten hält während sich der Elektrodentisch dreht.Preferably, the electrode table of the device according to the invention is rotatable about an axis (longitudinal axis). Further, the rotatable electrode table has formed a trough that holds the electrolyte and holds a certain amount of electrolyte while the electrode table rotates.
Die Vorrichtung hat mehrere stabförmige Elemente ausgebildet, die in einer Halteeinrichtung gleichverteilt angeordnet sind. Jedes stabförmige Element hat ein sich verjüngendes und/oder spitz zulaufendes Ende ausgebildet, das der Mulde des Elektrodentisches gegenüberliegt. Bei Betrieb der Vorrichtung tauchen die stabförmigen Elemente in den sich auf dem Elektrodentisch befindlichen Elektrolyten ein.The device has a plurality of rod-shaped elements which are arranged in a uniformly distributed manner in a holding device. Each rod-shaped element has a tapered and / or tapered end opposite the trough of the electrode table. During operation of the device, the rod-shaped elements dip into the electrolyte located on the electrode table.
Die Elektrode, welche die stabförmigen Elemente trägt, ist mit einem Durchgang versehen. Somit ist es möglich, dass über die Elektrode Kohlendioxid in das Reaktorgefäß gelangt und an der Erzeugung des Brenngases aus dem auf dem Elektrodentisch befindlichen Elektrolyten teilnimmt.The electrode carrying the rod-shaped elements is provided with a passage. Thus, it is possible that passes through the electrode carbon dioxide in the reactor vessel and participates in the production of the fuel gas from the electrolyte located on the electrode table.
Gemäß einer anderen Ausführung der Erfindung ist eine Leitung vorgesehen, die in einem Behälter mündet, in dem der Elektrolyt bevorratet ist. Dadurch ist Kohlendioxid direkt mit dem Elektrolyten mischbar. Ein poröses Element ist in der Leitung angeordnet, über das das Kohlendioxid führbar ist, so dass eine homogene Verteilung und ausreichende Löslichkeit des Kohlendioxids im Elektrolyten erzielbar ist.According to another embodiment of the invention, a conduit is provided which opens into a container in which the electrolyte is stored. As a result, carbon dioxide is directly miscible with the electrolyte. A porous element is arranged in the conduit, over which the carbon dioxide can be guided, so that a homogeneous distribution and sufficient solubility of the carbon dioxide in the electrolyte can be achieved.
Das Elektrolyt-Zufuhrrohr endet zentral in einem Aufnahmeteller des Elektrodentisches, wobei die stabförmigen Elemente der Elektrode gleichverteilt um das Elektrolyt-Zufuhrrohr angeordnet sind. Der Aufnahmeteller des Elektrodentisches hat eine Mulde ausgeformt, in der sich eine bestimmte Menge des Elektrolyts mit einer bestimmten Höhe hält.The electrolyte supply tube ends centrally in a receiving plate of the electrode table, wherein the rod-shaped elements of the electrode are arranged uniformly distributed around the electrolyte supply tube. The receiving plate of the electrode table has formed a trough in which a certain amount of the electrolyte keeps at a certain height.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die Schritte:
- • dass ein Elektrolyt aus einem wässrigen Kohlenstoffgemisch aus Kohlenstoff und Wasser mittels eines Elektrolyt-Zufuhrrohrs auf eine Mulde eines Aufnahmetellers eines Elektrodentisches kontinuierlich zugeführt wird;
- • dass der Elektrodentisch während der kontinuierlichen Zuführung des Elektrolyts um eine Achse gedreht wird;
- • dass auf dem Aufnahmeteller des Elektrodentisches in der Mulde der Elektrolyt mit einer Höhe gehalten wird;
- • dass eine Vielzahl von stabförmigen Elementen einer Elektrode in den auf dem Elektrodentisch gehaltenen Elektrolyt eintauchen und gleichverteilt um das Elektrolyt-Zufuhrrohr angeordnet sind; und
- • dass eine elektrische Spannung zwischen der Elektrode und dem Elektrolyt-Zufuhrrohr angelegt wird, so dass ein Plasma zwischen den stabförmigen Elementen und dem Elektrolyten ausgebildet wird und das Brenngas erzeugt wird.
The method according to the invention comprises the steps: - That an electrolyte of an aqueous carbon mixture of carbon and water is continuously supplied by means of an electrolyte supply tube to a trough of a receiving plate of an electrode table;
- That the electrode table is rotated about an axis during the continuous supply of the electrolyte;
- • that on the receiving plate of the electrode table in the trough the electrolyte is held with a height;
- • that a plurality of rod-shaped elements of an electrode immersed in the electrolyte held on the electrode table and are distributed uniformly around the electrolyte supply tube; and
- • An electric voltage is applied between the electrode and the electrolyte supply pipe so that a plasma is formed between the rod-shaped members and the electrolyte, and the fuel gas is generated.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren kann Kohlendioxid in das Reaktorgefäß über einen Durchgang in der Elektrode zugeführt werden. Das Kohlendioxid nimmt an der Erzeugung des Brenngases aus dem dem Elektrodentisch kontinuierlich zugeführten Elektrolyten teil. Eine andere Möglichkeit ist, dass Kohlendioxid über eine Leitung in einem Behälter geführt wird, in dem der Elektrolyt bevorratet ist. Das Kohlendioxid wird dabei mit dem Elektrolyten gemischt. Beide Zuführmöglichkeiten für Kohlendioxid können getrennt voneinander oder gemeinsam durchgeführt werden.According to the method of the invention, carbon dioxide can be fed into the reactor vessel via a passage in the electrode. The carbon dioxide participates in the generation of the fuel gas from the electrode continuously fed to the electrode. Another possibility is that carbon dioxide passes through a pipe in one Container is kept in which the electrolyte is stored. The carbon dioxide is mixed with the electrolyte. Both feeds for carbon dioxide can be carried out separately or together.
Die zuvor beschriebene Vorrichtung und das Verfahren sind in der Lage, unter geringer Zufuhr von elektrischer Energie eine hohe Menge an Brenngas zu erzeugen, welches bei seiner Verbrennung eine hohe Menge thermischer Energie freisetzen kann. Die thermische Energie kann mittels bekannter Verfahren in andere Energieformen, wie elektrische Energie, Dampf usw. umgesetzt werden.The above-described apparatus and method are capable of generating a large amount of fuel gas with a small supply of electrical energy, which can release a large amount of thermal energy when burned. The thermal energy can be converted by means of known methods into other forms of energy, such as electrical energy, steam, etc.
Die Ausgestaltung des Elektrolyt-Zufuhrrohrs als Elektrode, an welche die Spannung zur Erzeugung von Plasma angelegt wird und die Ausgestaltung der Gegenelektrode als stabförmiges Element, das dem Elektrolyt-Zufuhrrohr zugewandt ist, wie zuvor beschrieben, ist besonders vorteilhaft, um einen hohen Wirkungsgrad bei der Erzeugung von Brenngas zu erzielen.The configuration of the electrolyte supply tube as an electrode to which the voltage for generating plasma is applied and the configuration of the counter electrode as a rod-shaped element, which faces the electrolyte supply tube, as described above, is particularly advantageous in order to achieve high efficiency in the Generation of fuel gas to achieve.
Zudem kann das bei einer nachfolgenden Verbrennung des Brenngases freigesetzte Kohlendioxid oder auch bei der Verbrennung anderer organischer Stoffe als Abgas freigesetztes Kohlendioxid als Ausgangsmaterial zur Erzeugung des Brenngases mittels der zuvor beschriebenen Vorrichtung oder des zuvor beschriebenen Verfahrens Verwendung finden. Als weiteres Ausgangsmaterial kann ein wässriges Kohlenstoffgemisch aus Kohlenstoff und Wasser, also Kohleschlamm, dem gegebenenfalls zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit noch Natriumhydroxid oder Natriumchlorid beigefügt ist, zum Einsatz kommen. Kohlendioxid und Kohleschlamm, insbesondere Biomasseschlamm, sind demzufolge für die zuvor beschriebene Vorrichtung und das zuvor beschriebene Verfahren Rohstoffe. Dadurch dient die zuvor beschriebene Vorrichtung und das zuvor beschriebene Verfahren zum Recyceln von Kohlendioxid und Kohleschlamm, insbesondere Biomasseschlamm. Die energieintensive Trocknung des Kohleschlamms zur Herstellung von Kohle und die aufwändige Lagerung von Kohledioxid unter dem Erdboden sind somit nicht erforderlich.In addition, the carbon dioxide released in a subsequent combustion of the fuel gas or carbon dioxide released as exhaust gas during the combustion of other organic substances can be used as starting material for the production of the fuel gas by means of the device described above or the method described above. As a further starting material, an aqueous carbon mixture of carbon and water, so coal sludge, which is optionally added to increase the electrical conductivity or sodium hydroxide or sodium chloride, are used. Carbon dioxide and coal sludge, in particular biomass sludge, are therefore raw materials for the apparatus and method described above. Thereby, the previously described apparatus and method for recycling carbon dioxide and coal sludge, in particular biomass sludge, serves. The energy-intensive drying of coal sludge for the production of coal and the time-consuming storage of carbon dioxide under the ground are therefore not required.
Als weiterer Vorteil kann durch den Wechsel von fossilen Brennstoffen auf mit der Vorrichtung erzeugtem Brenngas als Brennstoff ein Kreislauf entstehen, der die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen einfach und kostengünstig beseitigt.As a further advantage, by switching from fossil fuels to fuel gas produced with the device, a cycle can be created which simply and cost effectively eliminates dependency on fossil fuels.
Es ist auch besonders vorteilhaft, dass in der zuvor beschriebenen Vorrichtung und dem dazugehörigen Verfahren keine Knallgasbildung stattfindet, bei welcher Wasserstoff und Sauerstoff wieder miteinander reagieren und dadurch Wasser entsteht. Als Folge davon kann die Erzeugung von Abwärme minimiert werden. Stattdessen haben die zuvor beschriebene Vorrichtung und das dazugehörige Verfahren unter geringer Energiezufuhr von elektrischer Energie eine höhere Ausbeute von Brenngas.It is also particularly advantageous that no explosive gas formation takes place in the apparatus and the associated method described above, in which hydrogen and oxygen react with one another again, thereby producing water. As a result, the generation of waste heat can be minimized. Instead, the apparatus and the related method described above have a higher yield of fuel gas with a low energy input of electric power.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung ausführlicher beschrieben. Es zeigen:In the following, the invention will be described in more detail by means of embodiments with reference to the attached drawing. Show it:
1 einen schematischen Aufbau einer Vorrichtung zur Erzeugung von Brenngas gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1 a schematic structure of a device for generating fuel gas according to a first embodiment of the present invention;
2 eine schematische Detailansicht des Reaktorraums und umgebender Installationen gemäß einer ersten Ausführungsform in der Schnittansicht; 2 a schematic detail view of the reactor space and surrounding installations according to a first embodiment in the sectional view;
3 eine schematische Detailansicht des Reaktorraums und umgebender Installationen gemäß einer zweiten Ausführungsform in der Schnittansicht; 3 a schematic detail view of the reactor space and surrounding installations according to a second embodiment in the sectional view;
4 eine schematische Detailansicht des Reaktorraums und umgebender Installationen gemäß einer dritten Ausführungsform in der Schnittansicht; 4 a schematic detail view of the reactor space and surrounding installations according to a third embodiment in the sectional view;
5 eine perspektivische Ansicht, die die Zuordnung der stabförmigen Elemente der Kathode zu der Anode verdeutlicht; 5 a perspective view illustrating the assignment of the rod-shaped elements of the cathode to the anode;
6 eine Schnittansicht der räumlichen Zuordnung des Elektrodentisches (Anode) zu den stabförmigen Elementen (Kathode); 6 a sectional view of the spatial assignment of the electrode table (anode) to the rod-shaped elements (cathode);
7 eine Schnittansicht der räumlichen Zuordnung des Elektrodentisches (Anode) zu den stabförmigen Elementen (Kathode) wobei der Elektrodentisch dem Elektrolyt bedeckt ist; und 7 a sectional view of the spatial assignment of the electrode table (anode) to the rod-shaped elements (cathode) wherein the electrode table is covered the electrolyte; and
8 eine Detailansicht des in 6 mit K gekennzeichneten Bereichs des Elektrodentisches (Anode) mit dem Elektrolyten. 8th a detailed view of the in 6 K marked area of the electrode table (anode) with the electrolyte.
Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung sind in den Figuren der Zeichnung identische Bezugszeichen verwendet. Ferner sind der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellte Ausführungsform stellt lediglich ein Beispiel dar, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung von Brenngas ausgestaltet sein kann und das dazugehörige Verfahren zum Erzeugen von Brenngas ausgestaltet sein können und stellen keine abschließende Begrenzung dar.For identical or equivalent elements of the invention, identical reference numerals are used in the figures of the drawing. Furthermore, for the sake of clarity, only reference symbols are shown in the individual figures, which are required for the description of the respective figure. The illustrated embodiment is merely an example of how the fuel gas generating device of the present invention may be configured and the associated method for producing fuel gas may be configured and not a final limitation.
Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu den anderen Elementen dargestellt sind. The proportions of the individual elements to one another in the figures do not always correspond to the actual size ratios, since some shapes are simplified and other shapes are shown enlarged in relation to the other elements for better illustration.
1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Erzeugung von Brenngas 7 mittels eines Elektrolyts 8 aus Kohlenstoff (C) und Wasser (H2O), dem gegebenenfalls zur Erhöhung der Leitfähigkeit noch eine Verbindung zugesetzt ist, die in wässriger Lösung in Ionen zerfällt, wie beispielsweise Natriumhydroxid (NaOH), Natriumchlorid (NaCl), Natriumsulfat (Na2SO4), Kaliumhydroxid (KOH), Kaliumchlorid (KCl), Kaliumnitrat (KNO3) usw., gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Hierzu hat die Vorrichtung 1 einen Behälter 10 zur Aufnahme des Elektrolyts 8. In dem Behälter 10 kann auch ein nicht dargestelltes Rührwerk zum Rühren der Suspension aus Kohlenstoff und Wasser vorhanden sein, so dass der Kohlenstoff in dem Wasser dispergiert bleibt. In den Behälter 10 münden eine Leitung 20 zur Ausleitung des Elektrolyts 8, in Pfeilrichtung, zu einer Elektrolyt-Förderpumpe 30 und eine Rückführleitung 25 zur Rückführung von Elektrolyt 8 aus einem Reaktorgefäß 60. Die Elektrolyt-Förderpumpe 30 dient zur Förderung von Elektrolyt 8 durch die Leitung 20 zu einer Elektrolytkühleinrichtung 40 zur Kühlung des Elektrolyts 8, wenn dies erforderlich sein sollte. Von der Elektrolytkühleinrichtung 40 wird der Elektrolyt 8 mittels der Leitung 20 zu einem Elektrolyt-Zufuhrrohr 50 geleitet, welches den Elektrolyt 8 in das Reaktorgefäß 60 zuführt. Aus dem Reaktorgefäß 60 kann überschüssiger Elektrolyt 8 mittels der Rückführleitung 25 wieder in den Behälter 10 zurückgeführt werden. In das Reaktorgefäß 20 ragt eine Elektrode 70, deren eines Ende einem Ende einer weiteren Elektrode 50A (Anode) zugewandt ist. Im Inneren der Elektrode 50A ist ein Zufuhrrohr 50 geführt. Die Elektrode 50A ist im Reaktorgefäß 60 um eine Achse A drehbar ausgebildet. Die Elektrode 50A (Anode) und die Elektrode 70 (Kathode) sind an eine Plasmaerzeugungs-Spannungsquelle 80 angeschlossen. Wird mittels der Plasmaerzeugungs-Spannungsquelle 80 über in 1 gestrichelt gezeichnete Stromleitungen eine Spannung zwischen der Elektrode 50A (Anode) und der Elektrode 70 (Kathode) angelegt, kann zwischen der Elektrode 70 (Kathode) und der Elektrode 50A (Anode) sowie dem über das Elektrolyt-Zufuhrrohr 50 der Elektrode 50A (Anode) zugeführten Elektrolyts 8 ein Plasma erzeugt werden. Durch die Wärmeentwicklung in dem Plasma bildet sich aus dem Elektrolyt 8 ein Brenngas 7, genauer gesagt Wasserstoff (H2) und Kohlenmonoxid (CO) sowie gasförmige Kohlenwasserstoffe, wie beispielsweise Methan (CH4), wie später noch ausführlicher beschrieben ist. Das Brenngas 7 wird aus dem Reaktorgefäß 60 in eine Brenngaskühleinrichtung 100 zum Kühlen des Brenngases 7 geleitet, in welcher das Brenngas 7 entfeuchtet wird. Das dabei entstehende Wasser läuft oder tropft zurück in das Reaktorgefäß 60. Die Bestandteile H2 + CO des Brenngases 7 sind auch unter den Namen Synthesegas oder Stadtgas bekannt. Das Brenngas 7 kann anderen Vorrichtungen zugeführt werden, welche das Brenngas 7 zur Erzeugung von thermischer Energie verbrennen können. Hierfür kann das Brenngas 7 je nach Bedarf auch zumindest teilweise in seine Bestandteile, also Wasserstoff (H2), Kohlenmonoxid (CO), sowie gasförmige Kohlenwasserstoffe, wie beispielsweise Methan (CH4), getrennt werden. 1 shows a device 1 for the production of fuel gas 7 by means of an electrolyte 8th from carbon (C) and water (H 2 O), to which, if appropriate, a compound which decomposes into ions in aqueous solution, such as, for example, sodium hydroxide (NaOH), sodium chloride (NaCl), sodium sulfate (Na 2 SO 4 ), potassium hydroxide (KOH), potassium chloride (KCl), potassium nitrate (KNO 3 ), etc. according to a first embodiment. For this purpose, the device has 1 a container 10 for receiving the electrolyte 8th , In the container 10 For example, an agitator, not shown, for stirring the suspension of carbon and water may also be present so that the carbon remains dispersed in the water. In the container 10 lead a line 20 for the discharge of the electrolyte 8th , in the direction of the arrow, to an electrolyte feed pump 30 and a return line 25 for the return of electrolyte 8th from a reactor vessel 60 , The electrolyte feed pump 30 serves to convey electrolyte 8th through the pipe 20 to an electrolytic cooling device 40 for cooling the electrolyte 8th if necessary. From the electrolyte cooling device 40 becomes the electrolyte 8th by means of the line 20 to an electrolyte feed tube 50 passed, which is the electrolyte 8th into the reactor vessel 60 supplies. From the reactor vessel 60 can excess electrolyte 8th by means of the return line 25 back into the container 10 to be led back. Into the reactor vessel 20 protrudes an electrode 70 one end of which is one end of another electrode 50A (Anode) faces. Inside the electrode 50A is a supply pipe 50 guided. The electrode 50A is in the reactor vessel 60 formed rotatable about an axis A. The electrode 50A (Anode) and the electrode 70 (Cathode) are connected to a plasma generation voltage source 80 connected. Is by means of the plasma generation voltage source 80 about in 1 dashed lines a voltage between the electrode 50A (Anode) and the electrode 70 (Cathode) applied, can between the electrode 70 (Cathode) and the electrode 50A (Anode) as well as the over the electrolyte supply pipe 50 the electrode 50A (Anode) supplied electrolyte 8th a plasma can be generated. The evolution of heat in the plasma forms from the electrolyte 8th a fuel gas 7 More specifically, hydrogen (H 2 ) and carbon monoxide (CO) and gaseous hydrocarbons such as methane (CH 4 ), as described in more detail later. The fuel gas 7 gets out of the reactor vessel 60 in a fuel gas cooling device 100 for cooling the fuel gas 7 passed, in which the fuel gas 7 is dehumidified. The resulting water runs or drips back into the reactor vessel 60 , The components H 2 + CO of the fuel gas 7 are also known as syngas or town gas. The fuel gas 7 can be supplied to other devices which the fuel gas 7 can burn to generate thermal energy. For this purpose, the fuel gas 7 as required also at least partially in its components, ie hydrogen (H 2 ), carbon monoxide (CO), as well as gaseous hydrocarbons, such as methane (CH 4 ), are separated.
Die Vorrichtung 1 in 1 hat ferner ein Kühlleitungssystem 110, welches mittels einer Kühlmittel-Förderpumpe 120, die von einer Kühlleitungssystem-Spannungsquelle 130 mit elektrischer Energie versorgt wird, Kühlmittel von einem Kühlmittelzulauf Kin in Pfeilrichtung über einen elektrischen Vorschaltwiderstand 140 für die Kühlleitungssystem-Spannungsquelle 130, den elektrischen Vorschaltwiderstand 90, die Elektrode 70, das Reaktorgefäß 60, die Elektrolytkühleinrichtung 40, die Gaskühleinrichtung 100 einem Kühlmittelablauf Kaus zuführt. In dem Kühlleitungssystem 110 ist zwischen Kühlmittelzulauf Kin und dem elektrischen Vorschaltwiderstand 140 ein Volumenstrommesser F1 vorhanden, mittels welchem das ihn durchströmende Volumen von Kühlmittel bzw. der Kühlmittelvolumenstrom und damit die Menge von Kühlmittel in dem Kühlleitungssystem messbar ist. An dem Kühlleitungssystem 110 sind eine Vielzahl von Temperatursensoren T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7 vorhanden, welche an verschiedensten Stellen im Kühlleitungssystem 110 angeordnet sind, um jeweils die Temperatur des Kühlmittels in dem Kühlleitungssystem 110 zu messen. Der Temperatursensor T1 dient zum Messen der Temperatur des Kühlmittels am Eingang des Kühlleitungssystems 110 bzw. zwischen dem elektrischen Vorschaltwiderstand 140 und dem elektrischen Vorschaltwiderstand 90. Der Temperatursensor T2 dient zum Messen der Temperatur des Kühlmittels im Kühlleitungssystem 110 zwischen dem elektrischen Vorschaltwiderstand 90 und der Elektrode 70. Der Temperatursensor T3 dient zum Messen der Temperatur des Kühlmittels im Kühlleitungssystem 110 zwischen der Elektrode 70 und dem Reaktorgefäß 60. Der Temperatursensor T4 dient zum Messen der Temperatur des Kühlmittels im Kühlleitungssystem 110 zwischen dem Reaktorgefäß 60 und der Elektrolytkühleinrichtung 40. Der Temperatursensor T5 dient zum Messen der Temperatur des Kühlmittels im Kühlleitungssystem 110 zwischen der Elektrolytkühleinrichtung 40 und der Gaskühleinrichtung 100. Der Temperatursensor T6 dient zum Messen der Temperatur des Kühlmittels im Kühlleitungssystem 110 zwischen der Gaskühleinrichtung 100 und dem Kühlmittelablauf Kaus. Der Temperatursensor T7 dient zum Messen der Temperatur der Vorrichtung 1.The device 1 in 1 also has a cooling pipe system 110 , which by means of a coolant delivery pump 120 that comes from a cooling line system voltage source 130 is supplied with electric power, coolant from a coolant inlet in the direction of arrow K via an electrical ballast 140 for the cooling line system voltage source 130 , the electrical ballast resistor 90 , the electrode 70 , the reactor vessel 60 , the electrolyte cooling device 40 , the gas cooler 100 a coolant outlet K from feeding. In the cooling pipe system 110 is between coolant inlet K in and the electrical ballast resistor 140 a volume flow meter F 1 is present, by means of which the volume of coolant flowing through it or the coolant volume flow and thus the amount of coolant in the cooling line system can be measured. At the cooling pipe system 110 a plurality of temperature sensors T 1, T 2, T 3, T 4, T 5, T 6, T 7 is present, which at various points in the cooling duct system 110 are arranged to each time the temperature of the coolant in the cooling pipe system 110 to eat. The temperature sensor T 1 is used to measure the temperature of the coolant at the inlet of the cooling pipe system 110 or between the electrical ballast resistor 140 and the electrical ballast resistor 90 , The temperature sensor T 2 is used to measure the temperature of the coolant in the cooling pipe system 110 between the electrical ballast resistor 90 and the electrode 70 , The temperature sensor T 3 is used to measure the temperature of the coolant in the cooling pipe system 110 between the electrode 70 and the reactor vessel 60 , The temperature sensor T 4 is used to measure the temperature of the coolant in the cooling pipe system 110 between the reactor vessel 60 and the electrolyte cooling device 40 , The temperature sensor T5 serves to measure the temperature of the coolant in the cooling line system 110 between the electrolyte cooling device 40 and the gas cooling device 100 , The temperature sensor T 6 is used to measure the temperature of the coolant in the cooling pipe system 110 between the gas cooling device 100 and the coolant outlet K out . The temperature sensor T 7 is used to measure the temperature of the device 1 ,
2 stellt das Reaktorgefäß 60 mit (Kathode) und Elektrolyt-Zufuhrrohr 50 genauer dar. Im Gegensatz zu 1 ist in 2 auch die Option dargestellt, dass das Reaktorgefäß 60 an mehreren Stellen mit Kühlmittel durchflossen ist, wie nachfolgend ausführlicher beschrieben. Zur besseren Veranschaulichung sind auch der Behälter 10, die Leitung 20, die Rückführleitung 25, die Elektrolytförderpumpe 30, und die Elektrolytkühleinrichtung 40 dargestellt. 2 put the reactor vessel 60 with (cathode) and electrolyte feed tube 50 more precisely. Unlike 1 is in 2 also presented the option that the reactor vessel 60 At several points with coolant flows through, as described in more detail below. For better illustration, also the container 10 , The administration 20 , the return line 25 , the electrolyte pump 30 , and the electrolyte cooling device 40 shown.
Wie aus 2 ersichtlich, hat das Reaktorgefäß 60 einen horizontal angeordneten Reaktorboden 61, über dem ein zur Horizontale geneigt angeordneter Zwischenboden 62 angeordnet ist. Zwei vertikal angeordnete Seitenwände 65a, 65b und ein horizontaler Reaktordeckel 66 schließen das Reaktorgefäß 60 ab.How out 2 seen, has the reactor vessel 60 a horizontally arranged reactor bottom 61 , above which a horizontally arranged inclined intermediate floor 62 is arranged. Two vertically arranged side walls 65a . 65b and a horizontal reactor lid 66 close the reactor vessel 60 from.
Das Kühlmittel des Kühlleitungssystems 110 kann zur Kühlung des Reaktorbodens 61 und des Zwischenbodens 62 in das Reaktorgefäß 60 eingeleitet werden. Hierzu ist der Reaktorboden 61 in 2 mit zwei Durchgangsbohrungen 61a, 61b versehen, durch welche das Kühlmittel des Kühlleitungssystems 110 zwischen Reaktorboden 61 und Zwischenboden 62 geleitet werden kann. Die Durchgangsbohrung 61a dient zum Einleiten des Kühlmittels aus dem Kühlleitungssystem 110, und die Durchgangsbohrung 61b dient zum Ableiten des Kühlmittels des Kühlleitungssystem 110. Zentral durch den Reaktorboden 61 und den Zwischenboden 62 ist zudem das Elektrolyt-Zufuhrrohr 50 geführt. Ein Ende 52 des Elektrolyt-Zufuhrrohrs 50 befindet sich infolgedessen innerhalb des Reaktorgefäßes 60. Am Teil des Elektrolyt-Zufuhrrohrs 50, welches sich außerhalb des Reaktorgefäßes 60 befindet, ist ein Anschluss 53 zum Anschluss der Plasmaerzeugungs-Spannungsquelle 80 vorgesehen. An dem anderen Ende 52 des Elektrolyt-Zufuhrrohrs 50 ist an einem Vorsprung 54 des Elektrolyt-Zufuhrrohrs 50 ein Elektrodentisch 55 angesetzt. Das andere Ende 52 des Elektrolyt-Zufuhrrohrs 50 trägt ein Elektrodentisch 55, der im Wesentlichen flächig ausgebildet ist und folglich im Reaktorgefäß 60 angeordnet ist.The coolant of the cooling pipe system 110 can be used to cool the reactor floor 61 and the false floor 62 into the reactor vessel 60 be initiated. This is the reactor bottom 61 in 2 with two through holes 61a . 61b provided by which the coolant of the cooling pipe system 110 between reactor bottom 61 and intermediate floor 62 can be directed. The through hole 61a serves to introduce the coolant from the cooling pipe system 110 , and the through hole 61b used to divert the coolant of the cooling pipe system 110 , Central through the reactor floor 61 and the intermediate floor 62 is also the electrolyte feed tube 50 guided. An end 52 of the electrolyte feed tube 50 is consequently located inside the reactor vessel 60 , At the part of the electrolyte feed tube 50 , which is outside the reactor vessel 60 is a connection 53 for connection of the plasma generation voltage source 80 intended. At the other end 52 of the electrolyte feed tube 50 is at a head start 54 of the electrolyte feed tube 50 an electrode table 55 stated. The other end 52 of the electrolyte feed tube 50 carries an electrode table 55 , which is formed substantially flat and thus in the reactor vessel 60 is arranged.
Wie in 2 zudem dargestellt, ist ein Ende 72 der Elektrode 70 dem Elektrodentisch 55 zugewandt. Das Ende 72 der Elektrode 70 befindet sich im Reaktorgefäß 60. Das Ende 71 der Elektrode 70, welches sich außerhalb des Reaktorgefäßes 60 befindet, ist über einen Anschluss 73 an die Spannungsquelle 80 angeschlossen. An den Anschluss 73 wird ein negativer Pol (Minuspol) der Plasmaerzeugungs-Spannungsquelle 80 angeschlossen. Zudem ist die Elektrode 70 an dem Ende 71 mittels eines Einlasses 71a und Auslasses 71b an das Kühlleitungssystem 110 anschließbar, so dass die Elektrode 70 von Kühlmittel des Kühlleitungssystems 110 durchströmt und so gekühlt werden kann. Das Ende 71 der Elektrode 70 kann somit die Form eines Ventils haben, wie in 2 dargestellt. Die Elektrode 70 führt also vollständig durch den Reaktordeckel 66 An dem Ende 72 der Elektrode 70 ist eine Halteeinrichtung 74 angeordnet, an der eine Vielzahl von Stäben bzw. stabförmigen Elementen 75 befestigt sind. Die freien Enden 75b der stabförmigen Elemente 75 sind im Wesentlichen als Spitze ausgebildet und sind jeweils dem Elektrodentisch 55 zugewandt.As in 2 also shown is an end 72 the electrode 70 the electrode table 55 facing. The end 72 the electrode 70 is located in the reactor vessel 60 , The end 71 the electrode 70 , which is outside the reactor vessel 60 is located over a connection 73 to the voltage source 80 connected. To the connection 73 becomes a negative pole (negative pole) of the plasma generation power source 80 connected. In addition, the electrode 70 at the end 71 by means of an inlet 71a and outlet 71b to the cooling pipe system 110 connectable, leaving the electrode 70 of refrigerant of the refrigeration piping system 110 flows through and can be cooled. The end 71 the electrode 70 can thus have the shape of a valve, as in 2 shown. The electrode 70 So leads completely through the reactor lid 66 At the end 72 the electrode 70 is a holding device 74 arranged on the a plurality of rods or rod-shaped elements 75 are attached. The free ends 75b the rod-shaped elements 75 are essentially designed as a tip and are each the electrode table 55 facing.
Wie in 2 gezeigt, trägt der Reaktordeckel 66 einen Aufsatz 67 mit einem Einlass 67a und einem Auslass 67b für das Kühlleitungssystem 110. Der Aufsatz 67 ist folglich von Kühlmittel des Kühlleitungssystems 110 durchströmt. Dadurch wird sowohl der Aufsatz 67 als auch der Reaktordeckel 66 gekühlt. Aus dem Aufsatz 67 führt auch eine Leitung 67c zur Ausleitung des erzeugten Brenngases 7 aus dem Reaktorgefäß 60 zu der Gaskühleinrichtung 100.As in 2 shown, carries the reactor cover 66 an essay 67 with an inlet 67a and an outlet 67b for the cooling pipe system 110 , The essay 67 is therefore of refrigerant of the refrigeration piping system 110 flows through. This will both the essay 67 as well as the reactor lid 66 cooled. From the essay 67 also leads a line 67c for discharging the generated fuel gas 7 from the reactor vessel 60 to the gas cooler 100 ,
Wird nun die Vorrichtung 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel in Betrieb genommen, können Wassergas bzw. Synthesegas und beispielsweise gasförmige Kohlenwasserstoffe, insbesondere Methan usw., erzeugt werden. Hierfür wird in einem ersten Schritt der Elektrolyt 8 mittels des Elektrolyt-Zufuhrrohrs 50 auf den Elektrodentisch 55 aufgegeben. Der Elektrolyt 8 umfasst Kohlenstoff (C) und Wasser (H2O), dem gegebenenfalls noch zur Erhöhung der Leitfähigkeit die Verbindung zugesetzt ist, die in wässriger Lösung in Ionen zerfällt, wie zuvor beschrieben. Der Elektrodentisch 55 nimmt den Elektrolyt 8 in seiner Mulde 55M (siehe 6–8) auf. Wird nun eine elektrische Spannung zwischen der Elektrode 70 (Kathode), insbesondere ihren stabförmigen Elementen 75 und dem Elektrolyt-Zufuhrrohr 50 (Anode) angelegt, um ein Plasma zwischen der Elektrode 70 (Kathode), insbesondere einem ihrer stabförmigen Elemente 75, und dem Elektrolyt 8 zu bilden, wird das Brenngas 7 erzeugt. In dem Plasma sind die Temperaturen so hoch, dass eine Spaltung des Wassers in Wasserstoff und Sauerstoff erfolgt.Now the device 1 According to this embodiment put into operation, water gas or synthesis gas and, for example, gaseous hydrocarbons, in particular methane, etc., can be generated. For this purpose, in a first step, the electrolyte 8th by means of the electrolyte feed tube 50 on the electrode table 55 given up. The electrolyte 8th comprises carbon (C) and water (H 2 O), to which, if appropriate, to increase the conductivity, the compound is added, which decomposes into ions in aqueous solution, as described above. The electrode table 55 takes the electrolyte 8th in his hollow 55M (please refer 6 - 8th ) on. Now an electrical voltage between the electrode 70 (Cathode), in particular its rod-shaped elements 75 and the electrolyte supply tube 50 (Anode) applied to a plasma between the electrode 70 (Cathode), in particular one of its rod-shaped elements 75 , and the electrolyte 8th to form, the fuel gas 7 generated. In the plasma, the temperatures are so high that a split of the water into hydrogen and oxygen takes place.
Im Reaktorgefäß 60 laufen vor allem die folgenden Reaktionen ab:
- – Die Reaktion H2O → 2H + ½O2 bei der Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten wird.
- – Die Reaktion 2H → H2 bei der zwei Wasserstoffatome zu einem Wasserstoffmolekül rekombinieren.
- – Die Reaktion C + H2O ⇋ CO + H2 bei der es sich um eine Gleichgewichtsreaktion handelt, und bei welcher Wassergas entsteht, eine Mischung aus Kohlenmonoxid (CO) und Wasserstoff (H2).
- – Die Reaktion 2C|O2 → 2CO bei welcher Generatorgas (Kohlenmonoxid (CO)) erzeugt wird.
- – Die Reaktion CO + ½O2 → CO2 bei welcher Kohlenmonoxid (CO) zu Kohlendioxid (CO2) verbrennt.
- – Die Reaktion CO2 → CO + ½O2 bei welcher Kohlendioxid in Kohlenmonoxid und Sauerstoff gespalten wird.
- – Die Reaktion CO2 + H2 → CO + H2O bei welcher Kohlenmonoxid und Wasser erzeugt wird.
- – Die Reaktion: mC + nH → CmHn bei welcher die Reaktionsprodukte je nach Kettenlänge gasförmig (Methan, Ethan, Propan, Butan usw.) oder flüssig (höhere Alkane) sind.
- – Die Reaktion CO + 3H2 → CH4 + H2O bei welcher Methan (CH4) erzeugt wird.
In the reactor vessel 60 Above all, the following reactions take place: - - The reaction H 2 O → 2H + ½O 2 where water is split into hydrogen and oxygen.
- - The reaction 2H 2 → H in which two hydrogen atoms recombine to form a hydrogen molecule.
- - The reaction C + H 2 O ⇋CO + H 2 which is an equilibrium reaction and produces water gas, a mixture of carbon monoxide (CO) and hydrogen (H 2 ).
- - The reaction 2C | O 2 → 2CO in which generator gas (carbon monoxide (CO)) is generated.
- - The reaction CO + ½O 2 → CO 2 in which carbon monoxide (CO) burns to carbon dioxide (CO 2 ).
- - The reaction CO 2 → CO + ½O 2 in which carbon dioxide is split into carbon monoxide and oxygen.
- - The reaction CO 2 + H 2 → CO + H 2 O in which carbon monoxide and water is generated.
- - The reaction: mC + nH → C m H n in which the reaction products depending on the chain length are gaseous (methane, ethane, propane, butane, etc.) or liquid (higher alkanes).
- - The reaction CO + 3H 2 → CH 4 + H 2 O in which methane (CH 4 ) is produced.
Je nach Höhe der an das Elektrolyt-Zufuhrrohr 50 und die Elektrode 70 angelegte Spannung und der Zusammensetzung des Elektrolyts 8, der mittels des Elektrolyt-Zufuhrrohrs 50 auf den Elektrodentisch 55 gegeben wird, kann das Brenngas 7 eine unterschiedliche Zusammensetzung haben. Das heißt, die oben genannten Reaktionen laufen zwar nebeneinander jedoch mit unterschiedlichen Anteilen in Bezug auf die anderen Reaktionen ab.Depending on the height of the to the electrolyte supply pipe 50 and the electrode 70 applied voltage and the composition of the electrolyte 8th by means of the electrolyte feed tube 50 on the electrode table 55 is given, the fuel gas can 7 have a different composition. That is, although the above reactions occur side by side with different proportions with respect to the other reactions.
Je nach Bedarf kann in den Behälter 10 bzw. den Elektrolyt 8 wieder Wasser zugeführt werden, sollte der Elektrolyt 8 durch Rückführen des überschüssigen Elektrolyts 8 aus dem Reaktorgefäß 60 nicht mehr ausreichend wässrig sein.Depending on your needs can be in the container 10 or the electrolyte 8th Water should be returned to the electrolyte 8th by recycling the excess electrolyte 8th from the reactor vessel 60 no longer be sufficiently watery.
3 zeigt in einem zweiten Ausführungsbeispiel eine Vorrichtung 2 zur Erzeugung von Brenngas 7 in einer ähnlichen Detailansicht, wie bei 2. Die Vorrichtung 2 dieses Ausführungsbeispiels ist im Wesentlichen gleich der Vorrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels, das in 1 und 2 dargestellt ist. Somit sind gleiche Elemente bzw. Komponenten hier nur erneut dargestellt, soweit sie für die Erläuterung des Unterschieds zwischen dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel erforderlich sind. 3 shows a device in a second embodiment 2 for the production of fuel gas 7 in a similar detail view as in 2 , The device 2 this embodiment is substantially the same as the device 1 of the first embodiment, which is in 1 and 2 is shown. Thus, the same elements or components are only shown again here, as far as they are necessary for explaining the difference between the first and second embodiments.
Der Unterschied zwischen dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel besteht lediglich darin, dass die Elektrode 70 zusätzlich mit einen Durchgang 76 versehen ist, durch welche Kohlendioxid (CO2) in das Reaktorgefäß 60 strömen kann, wie aus 3 ersichtlich. Das Kohlendioxid nimmt somit an der Reaktion zur Erzeugung des Brenngases 7 teil. Das Kohlendioxid (CO2) kann Abgas sein, welches bei der Verbrennung anderer Brennstoffe entstanden ist, wie zuvor beschrieben. Ebenso ist es denkbar, dass das Kohlendioxid (CO2) aus unterirdischen Lagern, in die es zuvor verbracht wurde, entnommen wird. Das Kohlendioxid (CO2) kann auch aus der Rauchgasreinigung von Kraftwerken direkt der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zugeführt werden.The difference between the first and second embodiments is only that the electrode 70 in addition with a passage 76 is provided through which carbon dioxide (CO 2) into the reactor vessel 60 can flow as if from 3 seen. The carbon dioxide thus increases in the reaction to produce the fuel gas 7 part. The carbon dioxide (CO 2) may be exhaust gas which is formed during the combustion of other fuels, as previously described. Likewise, it is conceivable that the carbon dioxide (CO 2 ) is taken from underground storage facilities to which it has previously been transported. The carbon dioxide (CO 2 ) can also from the flue gas cleaning of power plants directly to the device according to the invention 1 be supplied.
Somit läuft bei Betrieb der Vorrichtung 2 in deren Reaktorgefäß 60 bzw. deren zweitem Raum 64 noch zusätzlich die folgende Reaktion ab: CO2 + C ⇌ 2CO bei der also ebenfalls Kohlenmonoxid (CO) entsteht, welches auch Generatorgas genannt wird. Bei dieser Reaktion stellt sich beim Betrieb der Vorrichtung 2 das Boudouard-Gleichgewicht ein, bei welchem Kohlendioxid (CO2) und Kohlenstoff (C) vollständig in Kohlenmonoxid (CO) umgesetzt werden.Thus running during operation of the device 2 in their reactor vessel 60 or their second room 64 additionally the following reaction: CO 2 + C ⇌ 2CO Carbon monoxide (CO), which is also called generator gas, is therefore also produced. This reaction occurs during operation of the device 2 the Boudouard equilibrium, where carbon dioxide (CO 2 ) and carbon (C) are completely converted into carbon monoxide (CO).
Eine Zuführung von Kohlendioxid (CO2) in die Vorrichtung 2 kann demzufolge den Anteil von CO in dem Synthesegas (H2 + CO) erhöhen, das in dem Reaktorgefäß 60 erzeugt wird. Zusätzlich werden auch bei der Vorrichtung 2 gasförmige Kohlenwasserstoffe (Methan, Ethan, Propan, Butan usw.) erzeugt, die in dem erzeugten Brenngas 7 enthalten sind, wie zuvor beim ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.A supply of carbon dioxide (CO 2 ) in the device 2 can thus increase the proportion of CO in the synthesis gas (H 2 + CO), which in the reactor vessel 60 is produced. In addition, even with the device 2 gaseous hydrocarbons (methane, ethane, propane, butane, etc.) generated in the fuel gas produced 7 are included, as previously described in the first embodiment.
Die anderen Elemente und Funktionen der Vorrichtung 2 des zweiten Ausführungsbeispiels sind gleich den Elementen und Funktionen der Vorrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels, so dass eine weitere Beschreibung der Vorrichtung 2 hier ausgelassen werden kann.The other elements and functions of the device 2 of the second embodiment are the same as the elements and functions of the device 1 of the first embodiment, so that a further description of the device 2 can be left out here.
4 zeigt in einem dritten Ausführungsbeispiel eine Vorrichtung 3 zur Erzeugung von Brenngas 7. Die Vorrichtung 3 dieses Ausführungsbeispiels ist im Wesentlichen gleich der Vorrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels aufgebaut, die in 1 und 2 dargestellt ist. Somit sind gleiche Elemente bzw. Komponenten hier nur beschrieben, soweit sie für die Erläuterung des Unterschieds zwischen dem ersten und dritten Ausführungsbeispiel erforderlich sind. 4 shows a device in a third embodiment 3 for the production of fuel gas 7 , The device 3 this embodiment is substantially the same as the device 1 of the first embodiment, the in 1 and 2 is shown. Thus are the same elements or components described here only insofar as they are necessary for the explanation of the difference between the first and third embodiments.
Wie in 4 veranschaulicht, ist eine Energieabschirmung 88 als ein Hohlzylinder ausgeführt, der im Reaktorgefäß 60 anordenbar ist, um Energieverluste zu den Seitenwänden 65a, 65b hin zu minimieren. Die Energieabschirmung 88 ist mit einem vorbestimmten Abstand zu den Seitenwänden 65a, 65b in dem Reaktorgefäß 60 angeordnet und kann bei Bedarf ein- und/oder ausgefahren werden. Hierbei umgibt die Energieabschirmung 88 die Halteeinrichtung 74, die stabförmigen Elemente 75 und den Elektrodentisch 55. Die Energieabschirmung 88 ist auch mit einem zusätzlichen vorbestimmten Abstand zur Halteeinrichtung 74, zu den stabförmigen Elementen 75 und Elektrodentisch 55 und auch zum Elektrolyt-Zufuhrrohr 50 angeordnet.As in 4 is an energy shield 88 designed as a hollow cylinder in the reactor vessel 60 can be arranged to energy losses to the side walls 65a . 65b to minimize. The energy shield 88 is at a predetermined distance to the side walls 65a . 65b in the reactor vessel 60 arranged and can be retracted and / or extended as needed. This surrounds the energy shield 88 the holding device 74 , the rod-shaped elements 75 and the electrode table 55 , The energy shield 88 is also with an additional predetermined distance to the holding device 74 , to the rod-shaped elements 75 and electrode table 55 and also to the electrolyte feed tube 50 arranged.
Eine Innenfläche der Energieabschirmeinrichtung 88, das heißt, die den Seitenwänden 65a, 65b des Reaktorgefäßes 60 abgewandte Fläche der Energieabschirmeinrichtung 88 ist vorzugsweise verspiegelt. Dadurch kann durch Plasmabildung im Reaktorgefäß 60 abgestrahlte Wärmeenergie im Innenraum des Reaktorgefäßes 60 zurückgehalten werden und sie wird nicht oder nur kaum zu den Seitenwänden 65a, 65b des Reaktorgefäßes 60 abgestrahlt. Auf diese Weise kann die Verlustwärme weiter reduziert werden und der Wirkungsgrad der Vorrichtung 3 gesteigert werden.An inner surface of the energy shielding device 88 that is, the side walls 65a . 65b of the reactor vessel 60 opposite surface of the Energieabschirmeinrichtung 88 is preferably mirrored. As a result, by plasma formation in the reactor vessel 60 radiated heat energy in the interior of the reactor vessel 60 be withheld and she will not or only barely reach the sidewalls 65a . 65b of the reactor vessel 60 radiated. In this way, the heat loss can be further reduced and the efficiency of the device 3 be increased.
Die Energieabschirmung 88 kann insbesondere als Stahlzylinder, beispielsweise aus Edelstahl, ausgeführt sein, welcher den beim Betrieb der Vorrichtung 3 herrschenden Temperaturen und den beim Betrieb der Vorrichtung 3 in dem Reaktorgefäß 60 stattfindenden Reaktionen und Reaktionsbedingungen standhalten kann.The energy shield 88 may in particular be designed as a steel cylinder, for example made of stainless steel, which during operation of the device 3 prevailing temperatures and the operation of the device 3 in the reactor vessel 60 can withstand occurring reactions and reaction conditions.
Zusätzlich ist in 4 eine weitere Variante der Zufuhr von Kohlendioxid (CO2) zur Vorrichtung 3 gezeigt. Das Kohlendioxid (CO2) wird dabei direkt mit den Elektrolyt 8 gemischt, der sich in dem Behälter 10 befindet. Über eine Leitung 89 gelangt das Kohlendioxid (CO2) in den Behälter 10. Das Kohlendioxid (CO2 ) wird dabei über ein poröses Element 67 geführt, um einer feine Verteilung und eine ausreichende Löslichkeit des Kohlendioxids (CO2) im Elektrolyten 8 zu erzielen.Additionally is in 4 another variant of the supply of carbon dioxide (CO2) to the device 3 shown. The carbon dioxide (CO2) is doing directly with the electrolyte 8th mixed, which is in the container 10 located. About a line 89 the carbon dioxide (CO2) in the container 10 , The carbon dioxide (CO2 ) is a porous element 67 led to a fine distribution and sufficient solubility of carbon dioxide (CO2) in the electrolyte 8th to achieve.
Die anderen Elemente und Funktionen der Vorrichtung 3 des dritten Ausführungsbeispiels sind gleich den Elementen und Funktionen der Vorrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels, so dass eine weitere Beschreibung der Vorrichtung 3 hier ausgelassen werden kann.The other elements and functions of the device 3 of the third embodiment are the same as the elements and functions of the device 1 of the first embodiment, so that a further description of the device 3 can be left out here.
Die Rekombinationskühleinrichtung 160 dient zur Rekombination von jeweils zwei Wasserstoffatomen (2H) zu einem Wasserstoffmolekül (H2). Eine solche Rekombinationskühleinrichtung 160 kann hilfreich sein, wenn eine solche Reaktion nicht bereits nach der Brenngaskühleinrichtung 100 ausreichend abgelaufen sein sollte. Die Rekombinationskühleinrichtung kann zwischen der Brennkammer 150 und dem elektrischen Vorschaltwiderstand 90 in das Kühlleitungssystem 110 integriert sein.The recombination refrigeration device 160 serves to recombine two hydrogen atoms (2H) into one hydrogen molecule (H 2 ). Such a recombination cooling device 160 may be helpful if such a reaction is not already after the fuel gas cooler 100 should have passed sufficiently. The recombination cooling device may be located between the combustion chamber 150 and the electrical ballast resistor 90 in the cooling pipe system 110 be integrated.
Die anderen Elemente und Funktionen der Vorrichtung 4 des vierten Ausführungsbeispiels sind gleich den Elementen und Funktionen der Vorrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels, so dass eine weitere Beschreibung der Vorrichtung 3 hier ausgelassen werden kann.The other elements and functions of the device 4 of the fourth embodiment are the same as the elements and functions of the device 1 of the first embodiment, so that a further description of the device 3 can be left out here.
Alle zuvor erläuterten Merkmale der Ausführungsbeispiele können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination Verwendung finden. Hierbei sind beispielsweise auch noch folgende besondere Ausgestaltungen und/oder Abwandlungen denkbar.All of the previously explained features of the embodiments can be used both individually and in any combination. In this case, for example, the following special embodiments and / or modifications are conceivable.
Die Plasmaerzeugungs-Spannungsquelle 80 aller Ausführungsbeispiele ist vorzugsweise eine Gleichspannungsquelle. Die von der Plasmaerzeugungs-Spannungsquelle 80 erzeugte Gleichspannung kann jedoch auch gepulste Gleichspannung sein bzw. eine Gleichspannung der eine Wechselspannung mit einer Amplitude überlagert ist, die geringer als die Amplitude der Gleichspannung ist.The plasma generation voltage source 80 All embodiments are preferably a DC voltage source. The from the plasma generation voltage source 80 However, DC voltage generated can also be pulsed DC voltage or a DC voltage is superimposed on an AC voltage with an amplitude that is less than the amplitude of the DC voltage.
Die Kühlung von Elementen bzw. Komponenten der Vorrichtungen 1, 2 und 3 ist optional. Genauer gesagt, je nach Bedarf und Ausführung der Komponenten können auch weniger oder mehr als die in den Figuren gezeigten Komponenten an das Kühlleitungssystem 110 angeschlossen sein. Der Kühlbedarf richtet sich hauptsächlich nach der Ausführung und gewähltem Material der einzelnen Komponenten und der erzeugten Menge von Brenngas 7 in den Vorrichtungen 1, 2 und 3. Darüber hinaus sind auch andere Kühlungen der Komponenten der Vorrichtungen 1, 2 und 3 als mit einem Kühlleitungssystem 110 möglich, beispielsweise mit separaten Kühleinrichtungen für die einzelnen Komponenten.The cooling of elements or components of the devices 1 . 2 and 3 is optional. More specifically, depending on the needs and design of the components, fewer or more than the components shown in the figures may also be connected to the cooling line system 110 be connected. The cooling requirement depends mainly on the design and selected material of the individual components and the amount of fuel gas produced 7 in the devices 1 . 2 and 3 , In addition, other cooling of the components of the devices 1 . 2 and 3 as with a cooling line system 110 possible, for example with separate cooling devices for the individual components.
5 zeigt eine perspektivische Ansicht der Elektrode 70 (Kathode), die die Zuordnung der stabförmigen Elemente 75 zum Elektrodentisch 55 (Anode) verdeutlicht. In der hier dargestellten Ausführungsform sind sechs stabförmige Elemente 75 gleichverteilt in Bezug auf Elektrodentisch 55 angeordnet. Die stabförmigen Elemente 75 sind in einer hier nicht dargestellten Halteeinrichtung 74 befestigt. Jedes der stabförmigen Elemente 75 hat einen Durchmesser D. Die Anzahl der stabförmigen Elemente 75 soll nicht als Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden. Vorzugsweise ist der vorbestimmte Abstand aller stabförmigen Elemente 75 zueinander gleich. Der Elektrodentisch 55 hat, wie in 5 gezeigt, einen Aufnahmeteller 55a mit einer Mulde 55M zur Aufnahme des Elektrolyts 8, der von dem Elektrolyt-Zufuhrrohr 50 auf den Elektrodentisch 55 aufgebracht wird. Hierzu endet das Elektrolyt-Zufuhrrohr 50 zentral in der Mulde 55M des Aufnahmetellers 55a. Zudem hat der Elektrodentisch 55 einen Unterbau 55b, der unter dem Aufnahmeteller 55a angeordnet ist, und durch den ebenfalls das Elektrolyt-Zufuhrrohr 50 geführt ist. Überschüssiger Elektrolyt 8 kann mittels der Rückführleitung 25 (siehe 4) aus dem Reaktorgefäß 60 abgeleitet und wieder in den Behälter 10 (4) rückgeführt werden 5 shows a perspective view of the electrode 70 (Cathode), which is the assignment of the rod-shaped elements 75 to the electrode table 55 (Anode) clarified. In the embodiment shown here are six rod-shaped elements 75 evenly distributed with respect to electrode table 55 arranged. The rod-shaped elements 75 are in a holding device, not shown here 74 attached. Each of the rod-shaped elements 75 has a diameter D. The number of rod-shaped elements 75 should not be considered a limitation of Be conceived invention. Preferably, the predetermined distance of all rod-shaped elements 75 equal to each other. The electrode table 55 has, as in 5 shown a recording plate 55a with a hollow 55M for receiving the electrolyte 8th coming from the electrolyte feed tube 50 on the electrode table 55 is applied. For this ends the electrolyte feed tube 50 centrally in the hollow 55M of the receiving plate 55a , In addition, the electrode table has 55 a substructure 55b under the receiving plate 55a is arranged, and through which also the electrolyte supply pipe 50 is guided. Excess electrolyte 8th can by means of the return line 25 (please refer 4 ) from the reactor vessel 60 derived and returned to the container 10 ( 4 ) are returned
Das Elektrolyt-Zufuhrrohr 50 kann aus Metall, insbesondere Messing, gefertigt sein. Der im Aufnahmeteller 55a endende Teil des Elektrolyt-Zufuhrrohrs 50 kann zudem insbesondere aus Edelstahl gefertigt sein. Zudem kann das Elektrolyt-Zufuhrrohr 50 außen mit Kunststoff ummantelt sein.The electrolyte feed tube 50 can be made of metal, especially brass. The in the recording plate 55a ending part of the electrolyte feed tube 50 can also be made in particular of stainless steel. In addition, the electrolyte supply tube 50 be covered with plastic outside.
Der Elektrodentisch 55 muss aus einem hitzebeständigen Material, wie z. B. Schamotte oder Aluminiumoxid (Al2O3) gefertigt sein. Der Elektrodentisch 55 ist aus einem elektrisch isolierenden, beispielsweise auch dielektrischen, Material gefertigt. Schamotte ist in diesem Zusammenhang unter anderem wegen seiner porösen Struktur besonders geeignet. Aluminiumdioxid ist in diesem Zusammenhang unter anderem wegen seiner geringen thermischen Leitfähigkeit besonders geeignet. Es ist jedoch darauf zu achten, dass das Material weitestgehend homogen ist, so dass keine unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten auftreten, die zu einem Zerplatzen des Elektrodentisches 55 führen.The electrode table 55 must be made of a heat-resistant material, such. B. chamotte or alumina (Al 2 O 3 ) to be made. The electrode table 55 is made of an electrically insulating, for example, dielectric material. Fireclay is particularly suitable in this context, among other things, because of its porous structure. Aluminum dioxide is particularly suitable in this context, inter alia because of its low thermal conductivity. However, it is important to ensure that the material is largely homogeneous, so that no different thermal expansion coefficients occur, leading to a bursting of the electrode table 55 to lead.
6 zeigt eine Schnittansicht der räumlichen Zuordnung des Elektrodentisches 55 (Anode) zu den stabförmigen Elementen 75 (Kathode). Die stabförmigen Elemente 75 der Elektrode 70 sind in einer Halteeinrichtung 74 angeordnet. Das Elektrolyt-Zufuhrrohr 50 endet im Elektrodentisch 55, der seinerseits eine Mulde 55M ausgebildet hat, in der sich der zugeführte Elektrolyt 8 hält. Um die lokale thermische Belastung des Elektrodentisches 55 während des Plasma-Prozesses nicht zu groß werden zu lassen ist der Elektrodentisch 55 um die Achse A-A möglich. Die Halteeinrichtung 74 kann ebenfalls aus Metall, insbesondere Messing, gefertigt sein. Die stabförmigen Elemente 75 können aus einem hochtemperaturfesten leitfähigen Material gefertigt sein. Das hochtemperaturfeste leitfähige Material kann insbesondere Metall sein, das vorzugsweise einen hohen Schmelzpunkt (ungefähr 3000) hat. Das Metall kann insbesondere Wolfram sein. Das hochtemperaturfeste leitfähige Material kann jedoch auch ein leitfähiges keramisches Material sein, das vorzugsweise einen hohen Schmelzpunkt hat. Die Anzahl der stabförmigen Elemente 75 ist je nach Bedarf beliebig wählbar. 6 shows a sectional view of the spatial assignment of the electrode table 55 (Anode) to the rod-shaped elements 75 (Cathode). The rod-shaped elements 75 the electrode 70 are in a holding device 74 arranged. The electrolyte feed tube 50 ends in the electrode table 55 which in turn is a hollow 55M has formed, in which the supplied electrolyte 8th holds. To the local thermal load of the electrode table 55 during the plasma process is not too big is the electrode table 55 possible around the axis AA. The holding device 74 may also be made of metal, in particular brass. The rod-shaped elements 75 can be made of a high temperature resistant conductive material. The high-temperature-resistant conductive material may be, in particular, metal, which preferably has a high melting point (about 3000). The metal may in particular be tungsten. However, the high-temperature-resistant conductive material may also be a conductive ceramic material, which preferably has a high melting point. The number of rod-shaped elements 75 is arbitrary according to need.
7 zeigt eine Schnittansicht der räumlichen Zuordnung des Elektrodentisches 55 (Anode) zu den stabförmigen Elementen 75 (Kathode), wobei der Elektrodentisch 55 mit dem Elektrolyt 8 bedeckt ist. Der Elektrolyt 8 hält sich in der Mulde 55M. Die stabförmigen Elemente 75 können im Abstand zum Elektrodentisch 55 verstellt werden, so dass damit die Eintauchtiefe T der stabförmigen Elemente 75 in den Elektrolyten 8 eingestellt werden kann. Auf dem Elektrodentisch 55 hält sich in der Mulde 55M der Elektrolyt 8 mit einer bestimmten Höhe H. 7 shows a sectional view of the spatial assignment of the electrode table 55 (Anode) to the rod-shaped elements 75 (Cathode), the electrode table 55 with the electrolyte 8th is covered. The electrolyte 8th sticks in the hollow 55M , The rod-shaped elements 75 can be at a distance to the electrode table 55 be adjusted so that thus the immersion depth T of the rod-shaped elements 75 in the electrolyte 8th can be adjusted. On the electrode table 55 sticks in the hollow 55M the electrolyte 8th with a certain height H.
8 eine Detailansicht des in 6 mit K gekennzeichneten Bereichs des Elektrodentisches 55 (Anode) mit dem Elektrolyten 8. Der Elektrolyt 8 wird kontinuierlich zugeführt und hält sich in der Mulde 55M. Der überschüssige Elektrolyt 8 kann Ablaufen und wieder verwendet werden. Die stabförmigen Elemente 75 haben ein sich verjüngendes oder spitz zulaufendes Ende 75S ausgebildet. In 8 ist das Eintauchen der stabförmigen Elemente 75 in den Elektrolyten 8 gestrichelt dargestellt. Das Eintauchen der sich verjüngenden oder spitz zulaufenden Enden 75S der stabförmigen Elemente 75 erreicht man durch eine Verringerung des Abstandes der stabförmigen Elemente 75 um den Wert T. 8th a detailed view of the in 6 K marked area of the electrode table 55 (Anode) with the electrolyte 8th , The electrolyte 8th is fed continuously and stays in the trough 55M , The excess electrolyte 8th can drain and be used again. The rod-shaped elements 75 have a tapered or pointed end 75S educated. In 8th is the immersion of the rod-shaped elements 75 in the electrolyte 8th shown in dashed lines. The immersion of the tapered or tapered ends 75S the rod-shaped elements 75 can be achieved by reducing the distance of the rod-shaped elements 75 around the value T.
Das Elektrolyt-Zufuhrrohr 50, der Elektrodentisch 55, das Reaktorgefäß 60 und die Elektrode 70 können im Querschnitt rund, eckig, oval usw. sein. Die Form der Energieabschirmeinrichtung 88 wird vorzugsweise passend hierzu gewählt, so dass die Energieabschirmeinrichtung 88 sowohl mit einem Abstand zu den Seitenwänden 65a, 65b des Reaktorgefäßes 60 als auch zu dem Elektrolyt-Zufuhrrohr 50, dem Elektrodentisch 55, und der Elektrode 70 angeordnet werden kann. Zudem kann die Energieabschirmeinrichtung 88 direkt an den Reaktordeckel 66 anschließen, so dass kein oder nur ein minimaler Spalt zwischen Reaktordeckel 66 und Energieabschirmeinrichtung 88 vorhanden ist. Die Energieabschirmeinrichtung 88 kann auch so hoch in dem Reaktorgefäß 60 ausgebildet sein, dass sie den Elektrodentisch 55 seitlich vollständig umschließt. Die Energieabschirmeinrichtung 88 kann auch bis zum Zwischenboden 62 reichen. Es ist vorteilhaft, wenn die Halteeinrichtung 74 eine kreisrunde Scheibe oder Kasten ist, an der oder dem die stabförmigen Elemente 75 befestigt sind, wie in 2 dargestellt. Die Halteeinrichtung 74 kann jedoch auch oval sein oder als eine vieleckige, insbesondere stabförmige, dreieckige, rechteckige, quadratische, usw. Scheibe oder ein Kasten ausgebildet sein.The electrolyte feed tube 50 , the electrode table 55 , the reactor vessel 60 and the electrode 70 may be round, angular, oval, etc. in cross-section. The shape of the energy shielding device 88 is preferably chosen to suit this, so that the Energieabschirmeinrichtung 88 both with a distance to the side walls 65a . 65b of the reactor vessel 60 as well as to the electrolyte feed tube 50 , the electrode table 55 , and the electrode 70 can be arranged. In addition, the energy-shielding device 88 directly to the reactor lid 66 connect so that there is no or only a minimal gap between reactor lid 66 and energy shielding device 88 is available. The energy shielding device 88 can also be so high in the reactor vessel 60 be trained that they are the electrode table 55 completely encloses laterally. The energy shielding device 88 can also be up to the intermediate floor 62 pass. It is advantageous if the holding device 74 a circular disc or box is on or the rod-shaped elements 75 are attached, as in 2 shown. The holding device 74 However, it may also be oval or be formed as a polygonal, in particular rod-shaped, triangular, rectangular, square, etc. disc or box.
Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.The invention has been described with reference to preferred embodiments. However, it will be apparent to those skilled in the art that modifications or changes may be made to the invention without departing from the scope of the following claims.
