DE102011053109B4 - System for the production of energy and / or energy sources - Google Patents
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Abstract
System (111) zur Erzeugung von Energie und/oder Energieträgern • mit einer Vorrichtung (1) mit einer Kathode (70) und einer Anode (50) und einer Plasmaerzeugungsspannungsquelle (80) zur Erzeugung von Brenngas (7) mittels eines Plasmas aus einem Elektrolyt (8), der im Wesentlichen aus einer Aufschlämmung von Kohle in Wasser besteht; • mit einem Reservoir (10) an Elektrolyt (8), welches zur Zufuhr des Elektrolyts (8) mit der Vorrichtung (1) verbunden ist; • mit einer CO2-Quelle (102), welche zur Zufuhr von CO2 mit der Vorrichtung (1) verbunden ist; • mit einem Speicher (103) für das in der Vorrichtung (1) produzierte Brenngas (7); und • mit einer Einrichtung (104), in der das Brenngas (7) in andere Energieträger außer Brenngas wandelbar ist.A system (111) for generating energy and / or energy sources, comprising: a device (1) having a cathode (70) and an anode (50) and a plasma generation voltage source (80) for producing fuel gas (7) by means of a plasma of an electrolyte (8) consisting essentially of a slurry of coal in water; • with a reservoir (10) of electrolyte (8), which is connected to the supply of the electrolyte (8) with the device (1); • a CO2 source (102) connected to the device (1) for supplying CO2; • with a memory (103) for the fuel gas (7) produced in the device (1); and • with a device (104), in which the fuel gas (7) is convertible into other energy sources other than fuel gas.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Erzeugung von Energie und/oder Energieträgern aus einem Elektrolyten mittels eines Plasmas. The present invention relates to a system for generating energy and / or energy carriers from an electrolyte by means of a plasma.
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. Ebenso kann das hergestellte Brenngas in andere Energieträger umgewandelt werden.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. Likewise, the produced fuel gas can be converted into other energy sources.
Die deutsche Offenlegungsschrift
Die deutsche Patentanmeldung
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
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 im Erdboden zu speichern. Auf diese Weise soll die Menge von in die Atmosphäre gelangendem Kohlendioxid verringert werden. Jedoch ist eine Lagerung des Kohlendioxids im 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 Energie oder anderen nutzbaren Energieträgern zum Einsatz kommt. In addition, increasing efforts are being made with a view to climate change to at least limit the increasing global production of carbon dioxide that occurs in the combustion of organic fuels, for example, to drive machinery and / or to generate 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 currently considering capturing carbon dioxide released in a combustion tank and storing the carbon dioxide in the ground. In this way, the amount of carbon dioxide entering the atmosphere should be reduced. However, a storage of carbon dioxide in the ground is problematic, since only found suitable deposits for this purpose and be prepared. 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 at least produced during the combustion of organic fuels carbon dioxide is used again as a raw material for the production of energy or other usable energy sources.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System zur einfachen Erzeugung von Brenngas und/oder verschiedener Energieträger aus dem Brenngas zu schaffen, wobei die Erzeugung des Brenngases CO2 verbraucht oder CO2-neutral erfolgt.The invention is therefore based on the object to provide a simple system for producing fuel gas and / or various energy sources from the fuel gas, wherein the generation of fuel gas consumed CO 2 or CO 2 are neutral.
Diese Aufgabe wird durch ein System zur Erzeugung von Energie und/oder Energieträgern gelöst, das die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.This object is achieved by a system for generating energy and / or energy carriers, which has the features of
Das System zur Erzeugung von Energie und/oder Energieträgern zeichnet dich dadurch aus, dass eine Vorrichtung zur Erzeugung von Brenngas aus einem Elektrolyt Bestandteil des erfindungsgemäßen Systems ist. Der Elektrolyt besteht im Wesentlichen aus einer Aufschlämmung von Kohle in Wasser. Die Vorrichtung weist mit einer Kathode und einer Anode und einer Plasmaerzeugungsspannungsquelle zur Erzeugung von Brenngas mittels Plasma aus dem Elektrolyten auf. Ferner ist ein Reservoir an Elektrolyt vorgesehen, welches zur Zufuhr des Elektrolyts mit der Vorrichtung verbunden ist. Ebenso ist eine CO2-Quelle vorgesehen, welche zur Zufuhr von CO2 mit der Vorrichtung des Systems verbunden ist. Ein Speicher ist für das in der Vorrichtung produzierte Brenngas vorgesehen, wobei das Brenngas vor einem Verbrauch oder einer Weiterverarbeitung zwischenspeicherbar ist. Ferner ist eine Einrichtung vorgesehen, in der das Brenngas in andere Energieträger außer Brenngas wandelbar ist.The system for generating energy and / or energy is characterized by the fact that a device for generating fuel gas from an electrolyte is part of the system according to the invention. The electrolyte consists essentially of a slurry of coal in water. The apparatus comprises a cathode and an anode and a plasma generation voltage source for generating fuel gas by plasma from the electrolyte. Furthermore, a reservoir of electrolyte is provided, which is connected to the supply of the electrolyte with the device. Likewise, a CO 2 source is provided which is connected to the supply of CO 2 to the device of the system. A storage is provided for the fuel gas produced in the device, wherein the fuel gas is temporarily stored before consumption or further processing. Furthermore, a device is provided, in which the fuel gas can be converted into other energy sources other than fuel gas.
Die Vorrichtung zur Erzeugung von Brenngas ist mit einer Rauchgasreinigung eines fossilen Kraftwerks und/oder einer Speicherung verbunden. Von der Rauchgasreinigung und/oder der Speicherung ist CO2 der Vorrichtung zur Erzeugung von Brenngas zuführbar.The fuel gas generating device is connected to a flue gas purification of a fossil power plant and / or storage. From the flue gas cleaning and / or storage CO 2 of the device for generating fuel gas can be fed.
Die Rauchgasreinigung des fossilen Kraftwerks separiert das CO2 und führt es direkt der Vorrichtung zur Erzeugung von Brenngas zu. Das CO2 wird zusammen mit dem Elektrolyt zugeführt. Die Speicherung für das CO2 kann als ein unterirdischer Speicher ausgebildet sein. Aus dem Speicher wird das CO2 direkt der Vorrichtung zur Erzeugung von Brenngas zusammen mit dem Elektrolyt zugeführt.The flue gas cleaning of the fossil power plant separates the CO 2 and leads it directly to the device for generating fuel gas. The CO 2 is supplied together with the electrolyte. The storage for the CO 2 may be formed as an underground storage. From the storage, the CO 2 is supplied directly to the fuel gas generation apparatus together with the electrolyte.
Der Energieträger kann einem Verbraucher zuführt werden. Gemäß einer Ausführungsform kann der Verbraucher eine Einrichtung zur Energiegewinnung sein. Hier kann z.B. über eine Turbine aus dem Brenngas oder aus den aus dem Brenngas erzeugten Energieträgern elektrische Energie erzeugt werden.The energy source can be supplied to a consumer. According to one embodiment, the consumer may be a device for generating energy. Here, e.g. be generated by a turbine from the fuel gas or from the energy sources generated from the fuel gas electrical energy.
Der Verbraucher kann auch ein mit einem Verbrennungsmotor betriebenes Fahrzeug sein, dem ein in der Einrichtung aus dem Brenngas erzeugter Treibstoff zuführbar ist. Zusätzlich zu dem mit dem Verbrennungsmotor betriebenen Fahrzeug kann die Einrichtung zur Wandlung des Brenngases in andere Energieträger mit einer Einrichtung zur Energiegewinnung verbunden sein. The consumer may also be a powered by an internal combustion engine vehicle to which a fuel generated in the device from the fuel gas can be supplied. In addition to the vehicle powered by the internal combustion engine, the means for converting the fuel gas into other fuels may be connected to a means for generating energy.
Bevorzugt enthält das von der Vorrichtung erzeugte Brenngas Wasserstoff, Kohlenmonoxid und/oder gasförmige Kohlenwasserstoffe. The fuel gas generated by the device preferably contains hydrogen, carbon monoxide and / or gaseous hydrocarbons.
Zudem kann das bei einer nachfolgenden Verbrennung des Brenngases freigesetzte Kohlendioxid oder auch bei der Verbrennung anderer organischer oder fossiler Stoffe als Abgas freigesetztes Kohlendioxid als Ausgangsmaterial zur Erzeugung des Brenngases mittels des zuvor beschriebenen Systems 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. In addition, the carbon dioxide liberated in a subsequent combustion of the fuel gas or even in the combustion of other organic or fossil substances as exhaust gas released carbon dioxide can be used as a starting material for the production of the fuel gas by means of the system 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.
Als weiterer Vorteil kann durch den Wechsel von fossilen Brennstoffen auf mit dem System erzeugten Energieträgern ein Kreislauf entstehen, der die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen einfach und kostengünstig beseitigt. As a further benefit, switching from fossil fuels to energy sources generated by the system can create a cycle that easily and inexpensively eliminates dependency on fossil fuels.
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:
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 dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich ein Beispiel dar, wie die erfindungsgemäße System zur Erzeugung von Energie und/oder Energieträgern ausgestaltet sein kann und stellt somit keine abschließende Begrenzung der Erfindung 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 embodiments represent only an example of how the system according to the invention for generating energy and / or energy carriers can be designed and thus does not represent a final limitation of the invention.
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.
Die Vorrichtung
Bei dem Kühlleitungssystem
Wird nun die Vorrichtung
Im Reaktorgefäß
- – Die Reaktion
H2O → 2H + ½ O2 - – Die Reaktion
2H → H2 - – 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 - – Die Reaktion
CO + ½O2 → CO2 - – Die Reaktion
CO2 → CO + ½O2 - – Die Reaktion
CO2 + H2 → CO + H2O - – Die Reaktion:
mC + nH → CmHn - – Die Reaktion
CO + 3H2 → CH4 + H2O
- - The reaction
H 2 O → 2H + ½ O 2 - - The reaction
2H → H 2 - - 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 - - The reaction
CO + ½O 2 → CO 2 - - The reaction
CO 2 → CO + ½O 2 - - The reaction
CO 2 + H 2 → CO + H 2 O - - The reaction:
mC + nH → C m H n - - The reaction
CO + 3H 2 → CH 4 + H 2 O
Je nach Höhe der an das Elektrolyt-Zufuhrrohr
Je nach Bedarf kann in den Behälter
Das Kohlendioxid (CO2), das bei den in den
Somit läuft bei Betrieb der Vorrichtung
Eine Zuführung von Kohlendioxid (CO2) in die Vorrichtung
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 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.
Claims (8)
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