DE102011077692A1

DE102011077692A1 - Electric energy storage

Info

Publication number: DE102011077692A1
Application number: DE102011077692A
Authority: DE
Inventors: Marc Hanebuth; Sylvio Kosse; Uwe Lenk
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2011-06-17
Filing date: 2011-06-17
Publication date: 2012-12-20
Also published as: WO2012171787A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher mit einem thermisch isolierten Raum, in dem eine oder mehrere elektrochemische Zellen angeordnet sind, wobei der thermisch isolierte Raum eine Wasserzufuhr aufweist. Die Erfindung besteht darin, dass die Wasserzufuhr über ein Wasserreservoir erfolgt, das in einem Sorptionsmittel gespeichert ist.The invention relates to an electrical energy store with a thermally insulated space in which one or more electrochemical cells are arranged, the thermally insulated space having a water supply. The invention consists in that the water is supplied via a water reservoir that is stored in a sorbent.

Description

Ein Konzept eines elektrischen Energiespeichers, z. B. die Rechargeable Oxide Battery (ROB), sieht die Verwendung eines Metalls in Verbindung mit einer Luftelektrode vor. Als sauerstoffleitender Feststoffelektrolyt kann Yttrium- oder Scandium-stabilisiertes Zirkondioxid verwendet werden. Diese Elektrolyten zeichnen eine hochselektive Sauerstoffionenleitung, benötigen jedoch relativ hohe Betriebstemperaturen von beispielsweise mindestens 600°C. Es hat sich als sehr vorteilhaft herausgestellt, zwischen Metallspeicher und Elektrolyten Wasserdampf als Transportmedium für Sauerstoffionen einzubringen. Auf diese Weise kann die Reaktionskinetik verbessert werden, was sich ebenfalls positiv auf die Leistungsdichte des Energiespeichers auswirkt. Zudem hat sich herausgestellt, dass Wasserdampf mit einem geringen Überdruck das Einströmen von Fremdluft verhindern kann, was eine mögliche Fehlerursache einer Hochtemperatur-Luftbatterie ausschließt. Eine technische Herausforderung besteht darin, im Betrieb der Batterie stets Wasserdampf in genügender Menge mit der richtigen Temperatur mit passendem Druck an der richtigen Stelle vorzuhalten. Eine Schwierigkeit ist hierbei, dass aufgrund von geringen Undichtigkeiten ein Verlust an Wasser und somit bei längeren Betriebszeiten eine Verminderung der Leistungsdichte erfolgen kann. A concept of an electrical energy storage, z. For example, the Rechargeable Oxide Battery (ROB) provides for the use of a metal in conjunction with an air electrode. As the oxygen-conducting solid electrolyte, yttrium- or scandium-stabilized zirconia can be used. These electrolytes are characterized by highly selective oxygen ion conduction, but require relatively high operating temperatures of, for example, at least 600 ° C. It has proven to be very advantageous to introduce water vapor as a transport medium for oxygen ions between metal storage and electrolytes. In this way, the reaction kinetics can be improved, which also has a positive effect on the power density of the energy storage. In addition, it has been found that water vapor can prevent the ingress of foreign air with a slight overpressure, which excludes a possible cause of failure of a high-temperature air battery. A technical challenge is always to maintain sufficient steam at the right temperature and pressure in the right place when operating the battery. A difficulty here is that due to minor leaks, a loss of water and thus longer operating times can reduce the power density.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine wiederaufladbare Batterie nach dem oben beschriebenen Konzept zur Verfügung zu stellen, die gegenüber dem Stand der Technik eine verbesserte Versorgung mit dem für die elektrochemische Reaktion notwendigen Wasserdampf aufweist. The invention is thus based on the object to provide a rechargeable battery according to the concept described above, which has over the prior art, an improved supply of the necessary for the electrochemical reaction of water vapor.

Die Lösung der Aufgabe besteht in einem elektrischen Energiespeicher nach Patentanspruch 1. The solution of the problem consists in an electrical energy storage device according to claim 1.

Der elektrische Energiespeicher nach Patentanspruch 1 umfasst einen thermisch isolierten Raum, in dem ein oder mehrere elektrochemische Zellen angeordnet sind, wobei in den elektrochemischen Zellen elektrochemische Reaktionen unter Beteiligung von Wasserdampf stattfinden. Hierfür weist der thermisch isolierte Raum eine Wasserzufuhr auf, wobei sich der elektrische Energiespeicher dadurch auszeichnet, dass die Wasserzufuhr über ein Wasserreservoir erfolgt, das in einem Sorptionsmittel gespeichert ist. The electrical energy storage according to claim 1 comprises a thermally insulated space in which one or more electrochemical cells are arranged, wherein take place in the electrochemical cells electrochemical reactions involving water vapor. For this purpose, the thermally insulated space to a water supply, wherein the electrical energy storage is characterized in that the water is supplied via a water reservoir, which is stored in a sorbent.

Unter einem Sorptionsmittel versteht man ein Material, das dazu geeignet ist, Wasser oder ein anderes Medium durch Adsorption aufzunehmen und durch Desorption wieder abzugeben. Das Sorptionsmittel ist in einem Behälter angeordnet, das sich in einer Ausgestaltungsform der Erfindung außerhalb des thermisch isolierten Raumes 4 befindet. Das Sorptionsmittel gibt hierbei bei einer bestimmten Temperatur Wasser mit einem von der Temperatur abhängigen Partialdruck ab. Das so abgegebene Wasser in Form von Wasserdampf wird über die beschriebene Wasserzufuhr in den isolierten Raum geleitet. Der isolierte Raum wird häufig auch als so genannte Hot-Box des elektrischen Energiespeichers bezeichnet. Hierdurch kann die Adsorption des Wassers durch das Sorptionsmittel in einer separaten Vorrichtung erfolgen, die mit Wasser beladenen Sorptionsmittelkartuschen können anschließend gegebenenfalls durch eine geeignete Wechselvorrichtung in den Wasserreservoirbehälter eingesetzt werden, und die entladene Sorptionsmittelkartusche kann hieraus entfernt werden und in der separaten Aufladevorrichtung wieder mit Wasser beladen werden. Die Desorptionstemperatur des Wassers aus dem Adsorptionsmittel kann in einem weiten Temperaturbereich liegen, dieser beträgt zwischen 20°C und 500°C. Es hat sich jedoch als zweckmäßig herausgestellt, wann die Desorptionstemperatur zwischen 90°C und 190°C liegt. Hierbei weist das Wasser einen Partialdruck auf, der bevorzugt zwischen 0,9 hPa und 1,2 hPa liegt. A sorbent is understood to be a material which is suitable for absorbing water or another medium by adsorption and releasing it again by desorption. The sorbent is disposed in a container which, in one embodiment of the invention, is external to the thermally-isolated space 4 located. The sorbent is at a certain temperature water with a temperature-dependent partial pressure from. The water thus released in the form of water vapor is passed through the described water supply in the isolated space. The isolated room is often referred to as the so-called hot-box of electrical energy storage. In this way, the adsorption of the water by the sorbent can be carried out in a separate device, the water-loaded sorbent cartridges can then optionally be used by a suitable changing device in the water reservoir container, and the discharged sorbent cartridge can be removed therefrom and loaded again in the separate charging device with water become. The desorption temperature of the water from the adsorbent can be in a wide temperature range, this is between 20 ° C and 500 ° C. However, it has proved to be useful when the desorption temperature is between 90 ° C and 190 ° C. Here, the water has a partial pressure, which is preferably between 0.9 hPa and 1.2 hPa.

Als Sorptionsmittel hat sich ein poröser Feststoff als gut geeignet herausgestellt. Hierunter fallen insbesondere Sorptionsmittel auf der Basis von Zeolithen, beispielsweise Zeolith A, Zeolith X, ZSM-5, und auch Chabasit. Vorteilhaft sind auch modifizierte Aktivkohle oder anorganische Substanzen mit einer hohen spezifischen Oberfläche, wie beispielsweise Kieselgel. As a sorbent, a porous solid has been found to be well suited. These include in particular sorbents based on zeolites, for example zeolite A, zeolite X, ZSM-5, and also chabazite. Also advantageous are modified activated carbon or inorganic substances having a high specific surface, such as silica gel.

Zur besseren Kontrolle des Wasserpartialdrucks, der aus dem Wasserreservoir bzw. aus dem Sorptionsmittel resultiert, kann das Wasserreservoir bzw. der Wasserreservoirbehälter durch eine elektrische Beheizung beheizt werden. For better control of the water partial pressure resulting from the water reservoir or from the sorbent, the water reservoir or the water reservoir container can be heated by an electric heater.

Zusätzlich oder alternativ zu der elektrischen Beheizung kann eine Beheizung des Wasserreservoirs durch ein Prozessgas erfolgen. In der Regel weist der isolierte Raum des elektrischen Energiespeichers eine Prozessgaszuführungsleitung und eine Prozessgasauslassleitung auf. Von einer dieser beiden Leitungen kann eine Abzweigung vorgesehen sein, die das Prozessgas, das in der Regel eine Temperatur in der Nähe der Prozesstemperatur des elektrischen Energiespeichers aufweist, abgezweigt werden und zur Beheizung des Wasserreservoirs angewandt werden. In addition or as an alternative to the electric heating, the water reservoir can be heated by a process gas. As a rule, the insulated space of the electrical energy store has a process gas supply line and a process gas outlet line. From one of these two lines, a branch can be provided which branches off the process gas, which as a rule has a temperature close to the process temperature of the electrical energy store, and is used to heat the water reservoir.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsformen der Erfindung werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Dabei sind die beschriebenen Kombinationen rein beispielhaft zu sehen und stellen keine Einschränkung des Schutzbereiches dar. Further advantageous embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the following figures. The described combinations are purely exemplary and do not represent a limitation of the scope.

Dabei zeigen: Showing:

1 einen schematische Aufbau eines elektrischen Energiespeichers mit einem thermisch isolierten Raum, einen Wärmetauscher und ein Wasserreservoir, das mit dem thermisch isolierten Raum verbunden ist, 1 a schematic structure of an electrical energy storage with a thermally insulated space, a heat exchanger and a water reservoir, which is connected to the thermally insulated room,

2 einen elektrischen Energiespeicher gemäß 1 mit einem zusätzlichen Heizelement des Wasserreservoirs, 2 an electrical energy storage according to 1 with an additional heating element of the water reservoir,

3 einen elektrischen Energiespeicher nach 1 mit einer Beheizung des Wasserreservoirs durch ein Prozessgas, 3 an electrical energy storage after 1 with a heating of the water reservoir by a process gas,

4 eine alternative Ausgestaltung der Beheizung des Wasserreservoirs gemäß 3, 4 an alternative embodiment of the heating of the water reservoir according to 3 .

5 ein Beispiel für Adsorptionsisothermen bei der Verwendung von Silicagel als Adsorptionsmittel und 5 an example of adsorption isotherms when using silica gel as adsorbent and

6 ein Beispiel für Adsorptionsisothermen bei der Verwendung von modifizierter Aktivkohle als Adsorptionsmittel. 6 an example of adsorption isotherms when using modified activated carbon as adsorbent.

7 eine schematische Darstellung eines elektrischen Energiespeichers in Form einer Rechargeable Oxide Battery und deren schematischen Funktionsweise. 7 a schematic representation of an electrical energy storage device in the form of a rechargeable oxide battery and its schematic operation.

Anhand der 7 soll grob die Wirkungsweise einer Rechargeable Oxide Battery (ROB), bzw. einer darin angewandten elektrochemischen Zelle, beschrieben werden, soweit dies für die folgende Beschreibung der Erfindung notwendig ist. Ein üblicher Aufbau einer ROB besteht darin, dass einer positiven Elektrode 70 ein Prozessgas, insbesondere Luft über einer Prozessgaszufuhr 16, zugeführt wird, wobei je nach Betriebszustand aus der Luft Sauerstoff entzogen oder an die Luft abgegeben wird, der in Form von Sauerstoffionen (O^2–) durch einen Festkörperelektrolyten 74 zu einer negativen Elektrode 72 oder einer positiven Elektrode 70 gelangt. Dort wird er entladen bzw. geladen, aufoxidiert oder reduziert. Würde nun an der negativen Elektrode eine feste Schicht des zu oxidierenden bzw. reduzierenden Materials (z. B. wird hierfür Eisen, Mangan oder Nickel verwendet) vorliegen, so wäre die Ladekapazität der Batterie schnell erschöpft. Aus diesem Grund ist es zweckmäßig, einer negativen Elektrode ein Energiespeichermedium in Form eines porösen Körpers einzusetzen, der das funktional wirkende oxidierbare Material, also in zweckmäßiger Form das Metall enthält. Based on 7 should be roughly described the operation of a Rechargeable Oxide Battery (ROB), or an electrochemical cell applied therein, as far as this is necessary for the following description of the invention. A common structure of a ROB is that of a positive electrode 70 a process gas, in particular air over a process gas supply 16 , Is supplied, depending on the operating condition from the air extracted oxygen or released into the air, in the form of oxygen ions (O ^2- ) by a solid electrolyte 74 to a negative electrode 72 or a positive electrode 70 arrives. There it is unloaded or loaded, oxidized or reduced. If a solid layer of the material to be oxidized or reduced (eg iron, manganese or nickel is used for this purpose) would be present on the negative electrode, the charging capacity of the battery would quickly be exhausted. For this reason, it is expedient to use a negative electrode, an energy storage medium in the form of a porous body containing the functionally effective oxidizable material, that is, in an appropriate form, the metal.

Über ein, bei Betriebszustand der Batterie gasförmiges Redoxpaar, beispielsweise H₂/H₂O, wird der Sauerstoff durch die Porenkanäle des porösen Körpers zu dem oxidierbaren Material, also dem Metall, transportiert. Je nachdem, ob ein Lade- oder Entladevorgang vorliegt, wird das Metall bzw. Metalloxid oxidiert oder reduziert und der hierfür benötigte Sauerstoff durch das gasförmige Redoxpaar H₂/H₂O angeliefert oder zum Festkörperelektrolyten 74 zurücktransportiert. Dieser Mechanismus wird auch als Shuttlemechanismus bezeichnet. Für den Shuttlemechanismus ist Wasser notwendig, das in, für die elektrochemische Reaktion ausreichender Konzentration, an der negativen Elektrode vorliegen muss. Die vorliegende Erfindung widmet sich der Wasserzuführung zu einem thermisch isolierten Raum 4 des elektrischen Energiespeichers 2, der in der Regel auch als Hot-Box bezeichnet wird. In welcher Weise das Wasser nun in der Hot-Box bzw. in dem thermisch isolierten Raum 4 an die in diesen Zeichnungen nicht dargestellte elektrochemische Zelle gelangt, ist für diese Erfindung von untergeordneter Bedeutung. Grundsätzlich kann der gesamte thermisch isolierte Raum 4 unter einem bestimmten Wasserdampfdruck stehen. Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, durch gezielte Leitungen im elektrochemischen Raum den Wasserdampf Stacks (eine Bündelung von mehreren elektrochemischen Zellen) zuzuführen, oder die einzelne elektrochemische Zelle an sich direkt mit dem Wasserdampf zu versorgen. About a, in the operating condition of the battery gaseous redox couple, for example, H ₂ / H ₂ O, the oxygen is transported through the pore channels of the porous body to the oxidizable material, ie the metal. Depending on whether a charge or discharge process is present, the metal or metal oxide is oxidized or reduced and the oxygen required for this purpose is supplied by the gaseous redox couple H ₂ / H ₂ O or to the solid electrolyte 74 transported back. This mechanism is also referred to as a shuttle mechanism. The shuttle mechanism requires water which must be present in the negative electrode for the electrochemical reaction of sufficient concentration. The present invention is directed to the supply of water to a thermally insulated room 4 of the electrical energy storage 2 , which is usually referred to as a hot box. In what way is the water now in the hot box or in the thermally insulated room 4 reaches the electrochemical cell, not shown in these drawings, is of minor importance for this invention. Basically, the entire thermally insulated space 4 be under a certain water vapor pressure. However, it may also be expedient to supply the water vapor stacks (a bundling of several electrochemical cells) by means of targeted lines in the electrochemical space, or to supply the individual electrochemical cell per se directly with the water vapor.

In 1 sind die Komponenten einer Rechargeable Oxide Battery (ROB) schematisch in ihrem Zusammenwirken aufgezeigt. Hierbei weist die ROB zentrale Baugruppe einen thermisch isolierten Raum 4 auf, der auch als Hot Box bezeichnet wird. Der isolierte Raum 4 wird durch eine Prozessgaszuführleitung 16 mit einem Prozessgas, in der Regel Luft, versorgt. Das Prozessgas wird durch die Prozessgasauslassleitung 18 wieder aus dem thermisch isolierten Raum hinausgeleitet. Da die ROB bei Temperaturen zwischen 600 und 800°C betrieben wird, muss das Prozessgas vor dem Eintritt in den isolierten Raum 4 aufgeheizt werden. Das austretende Prozessgas weist wiederum eine Temperatur auf, die in etwa der Temperatur in dem thermisch isolierten Raum 4 entspricht, weshalb ein Wärmetauscher 22 außerhalb des isolierten Raumes 4 vorgesehen ist, in dem sich die Temperaturen des einströmenden Prozessgases und des ausströmenden Prozessgases angleichen. Zur Beförderung des Prozessgases ist ein Gebläse 26 vorgesehen. Ferner weist der thermisch isolierte Raum 4 elektrische Zu- und Abführleitungen 28 auf. In 1 The components of a Rechargeable Oxide Battery (ROB) are shown schematically in their interaction. Here, the ROB central module has a thermally insulated space 4 on, which is also called a hot box. The isolated room 4 is through a process gas supply line 16 supplied with a process gas, usually air. The process gas is passed through the process gas outlet line 18 again out of the thermally isolated room. Since the ROB is operated at temperatures between 600 and 800 ° C, the process gas must enter before entering the isolated space 4 be heated. The exiting process gas in turn has a temperature which is approximately the temperature in the thermally insulated space 4 corresponds, which is why a heat exchanger 22 outside the isolated room 4 is provided, in which the temperatures of the incoming process gas and the effluent process gas equalize. To convey the process gas is a fan 26 intended. Furthermore, the thermally insulated room 4 electrical supply and discharge lines 28 on.

Da wie beschrieben Wasser bzw. Wasserdampf ein entscheidender Bestandteil des elektrochemischen Prozesses, der sich im thermisch isolierten Raum 4, und dort in elektrochemischen Zellen abspielt, ist, und der thermisch isolierte Raum 4 gegenüber Wasserdampf nur schwer vollständig abzudichten ist, ist eine Wasserzufuhr 6 sowie eine Abfuhr des Wasserdampfes 27 vorgesehen, über die die Konzentration des Partialdruckes des Wasserdampfes im Inneren des Raumes 4 beeinflusst und gesteuert werden kann. As described, water or steam is a crucial component of the electrochemical process that takes place in thermally insulated space 4 , and there in electrochemical cells, is, and the thermally isolated space 4 is difficult to completely seal with water vapor is a supply of water 6 as well as a removal of the water vapor 27 provided over which the concentration of the partial pressure of the water vapor inside the space 4 can be influenced and controlled.

Zur Bereitstellung des Wasserdampfes ist ein Wasserreservoir 8 bzw. ein Wasserreservoirbehälter 8 vorgesehen, in dem wiederum in einer bevorzugten Ausgestaltungsform eine Kartusche 10 vorgesehen ist, in der ein spezielles Sorptionsmittel eingefüllt ist. Das Sorptionsmittel gibt bei einer speziellen Temperatur Wasser durch Desorption mit einem bestimmten Partialdruck ab. Adsorptionsisothermen und der daraus resultierende Partialdruck für exemplarisch ausgewählte Sorptionsmittel und sind in den 5 und 6 dargestellt. To provide the water vapor is a water reservoir 8th or a water reservoir tank 8th provided, in turn, in a preferred embodiment, a cartridge 10 is provided, in which a special sorbent is filled. The sorbent releases water at a specific temperature by desorption at a certain partial pressure. Adsorption isotherms and the resulting partial pressure for example selected sorbents and are in the 5 and 6 shown.

Durch die Verwendung von Sorptionsmitteln als Wasserspeicher für die ROB ist ein einfacher Aufbau der Wasserversorgung möglich. Beispielsweise ist hier keine Pumpe nötig, wie es im Gegensatz bei der Verwendung von Wasser in flüssiger Form der Fall wäre. Außerdem haben die Sorptionsmittel im Allgemeinen die Eigenschaft, dass das Wasser nicht stoßweise desorbiert, sondern kontinuierlich entweicht. Bei flüssigem Wasser wären zusätzliche Maßnahmen, wie z. B. ein beheiztes Puffervolumen, nötig, um stoßweises Verdampfen bzw. Siedeverzüge zu vermeiden, da ansonsten die Batterie durch Druckstöße beschädigt werden könnte. Vorteilhaft ist ebenfalls, dass der Partialdruck des Wassers mit dem Adsorbens bei einer gegebenen Temperatur eine Funktion der Beladung des Sorptionsmittels ist (Beladung ist das Masseverhältnis von adsorbiertem Wasser zu Sorptionsmittel). Auf diese Weise lässt sich das Wasserreservoir mit einfachen technischen Mitteln, wie z. B. einem Druckmesser, erfassen, um gleichzeitig einen Volumenstrom des Wasserdampfes sicherzustellen. Hierfür müsste bei der Verwendung von flüssigem Wasser ein Füllstandsmesser vorgesehen sein, der jedoch ein Versagen der ebenfalls notwendigen Pumpe nicht sicher erfassen könnte. Der technische Aufwand durch die Verwendung von flüssigem Wasser wäre somit deutlich komplexer, technisch aufwändiger und kostenintensiver, als dies durch den beschriebenen Aufbau mit einem Adsorptionsmittel als Wasserspeicher ist. By using sorbents as water reservoirs for the ROB, a simple construction of the water supply is possible. For example, no pump is needed here, as would be the case in contrast to the use of water in liquid form. In addition, the sorbents generally have the property that the water is not desorbed in bursts, but continuously escapes. For liquid water would be additional measures, such. As a heated buffer volume, necessary to avoid jerky evaporation or bumping, otherwise the battery could be damaged by pressure surges. It is also advantageous that the partial pressure of the water with the adsorbent at a given temperature is a function of the loading of the sorbent (loading is the mass ratio of adsorbed water to sorbent). In this way, the water reservoir with simple technical means, such. As a pressure gauge, to ensure at the same time a flow of water vapor. For this purpose, a level gauge would have to be provided when using liquid water, but could not reliably detect a failure of the pump also necessary. The technical effort through the use of liquid water would thus be much more complex, technically complex and cost-intensive, as is the construction described with an adsorbent as a water reservoir.

Die 2 bis 4 zeigen vorteilhafte Ausgestaltungsformen, wie das Wasserreservoir 8, in dem die Sorptionsmittelkartusche angeordnet ist, mit der erforderlichen Temperatur beaufschlagt werden kann. In 2 ist im Unterschied zu 1 noch ein zusätzliches Heizelement 14 am Wasserreservoir 8 angeordnet, durch das grundsätzlich durch Einbringen von elektrischer Energie eine Wärmegrundversorgung für das Wasserreservoir 8 gewährleistet werden kann. Alternativ oder zusätzlich zur Heizmethode nach 2 ist in 3 eine Wärmeversorgung des Wasserreservoirs 8 durch Einleiten des Prozessgases vorgesehen. Hierbei ist eine Abzweigung 20 in der Prozessgasauslassleitung 18 vorgesehen. Das heiße Prozessgas, das in 3 zwischen dem thermisch isolierten Raum 4 und dem Wärmetauscher 22 abgeleitet wird, strömt gegebenenfalls durch einen Kühler 30 und durch ein Drosselventil 32 gedrosselt in das Wasserreservoir 8, erwärmt das Adsorptionsmittel in der Adsorptionsmittelkartusche 10 und wird durch eine Ableitung 34 aus dem Wasserreservoirbehälter 8 wieder ausgeleitet. Die Temperatur des Sorptionsmittels kann hierbei durch das Drosselventil 32 und die Menge des einströmenden Heißgases beeinflusst werden. The 2 to 4 show advantageous embodiments, such as the water reservoir 8th in which the sorbent cartridge is arranged, can be acted upon by the required temperature. In 2 is different from 1 another additional heating element 14 at the water reservoir 8th arranged, through the principle by the introduction of electrical energy a thermal ground supply for the water reservoir 8th can be guaranteed. Alternatively or in addition to the heating method 2 is in 3 a heat supply to the water reservoir 8th provided by introducing the process gas. This is a turnoff 20 in the process gas outlet line 18 intended. The hot process gas that is in 3 between the thermally insulated room 4 and the heat exchanger 22 is discharged, if necessary, flows through a radiator 30 and through a throttle valve 32 throttled into the water reservoir 8th , heats the adsorbent in the adsorbent cartridge 10 and is through a derivative 34 from the water reservoir tank 8th discharged again. The temperature of the sorbent can in this case by the throttle valve 32 and the amount of inflowing hot gas can be influenced.

Alternativ kann, wie in 4 dargestellt, die Abzweigung 20 bezüglich des Prozessgasaustritts hinter dem Wärmetauscher angeordnet sein. In dieser Form weist das bereits abgekühlte Prozessgas eine niedrigere Temperatur auf und kann gegebenenfalls direkt in das Wasserreservoir 8 eingeleitet werden. Alternatively, as in 4 shown, the turnoff 20 be arranged behind the heat exchanger with respect to the process gas outlet. In this form, the already cooled process gas has a lower temperature and may optionally directly into the water reservoir 8th be initiated.

Die Desorptionstemperatur, also die Temperatur des Desorptionsmittels und damit die Temperatur des austretenden Wassers, liegt grundsätzlich technisch sinnvoll in einem Bereich zwischen 20°C und 500°C. Besonders vorteilhaft liegt die Desorptionstemperatur jedoch in einem Temperaturbereich zwischen 90°C und 190°C. Dabei ist es zweckmäßig, wenn eine Adsorptionsisotherme des porösen Sorptionsmittels für Wasser als Adsorbat so verläuft, dass bei der Desorptionstemperatur der absolute Wasserdampf-Partialdruck mindestens 1000 hPa beträgt (1 bar). Die Adsorptionsisothermen bei Adsorptionstemperatur, also vor dem Einbau in den Wasserreservoirbehälter 8, und bei Desorptionstemperatur, also im Betrieb beim Freisetzen des Wassers, sollte so liegen, dass hinreichend viel Wasser pro eingesetzter Masse des Adsorbers nutzbar ist. Dies ist gewährleistet, wenn die Sorptionsisothermen so verlaufen, wie sie in den 5 (für Silikagel als Beispiel für ein Adsorptionsmittel) und 6 (modifizierte Aktivkohle) verlaufen. Hierbei beschreibt die Kurve mit dem Bezugszeichen 36 jeweils die Adsorptionsisotherme bei niedrigen Temperaturen, typischerweise 10°C bis 40°C, und die Adsorptionsisothermen mit dem Bezugszeichen 38, die bei hohen Temperaturen (typischerweise zwischen 90°C und 190°C) liegen. The desorption temperature, ie the temperature of the desorbent and thus the temperature of the exiting water, is basically technically useful in a range between 20 ° C and 500 ° C. However, the desorption temperature is particularly advantageously in a temperature range between 90 ° C and 190 ° C. It is expedient if an adsorption isotherm of the porous sorbent for water as an adsorbate proceeds so that at the desorption temperature the absolute water vapor partial pressure is at least 1000 hPa (1 bar). The adsorption isotherms at adsorption temperature, ie before installation in the water reservoir tank 8th , And at desorption temperature, ie in operation when releasing the water should be such that sufficient water per used mass of the adsorber is available. This is ensured when the sorption isotherms run as they are in the 5 (for silica gel as an example of an adsorbent) and 6 (modified activated carbon). Here, the curve is described by the reference numeral 36 each the adsorption isotherm at low temperatures, typically 10 ° C to 40 ° C, and the adsorption isotherms by the reference numeral 38 which are at high temperatures (typically between 90 ° C and 190 ° C).

Der Abstand 80 zwischen den Adsorptionsisothermen bei ca. 1100 hPa stellt hierbei einen üblicherweise gut nutzbaren Bereich für den sorptiven Wasserstoffspeicher dar. The distance 80 between the adsorption isotherms at about 1100 hPa represents a usually well usable range for the sorptive hydrogen storage.

Claims

Electric energy storage with a thermally insulated space ( 4 ), in which one or more electrochemical cells are arranged, wherein the thermally insulated space ( 4 ) a water supply ( 6 ), characterized in that the water supply ( 6 ) via a water reservoir ( 8th ), which contains a sorbent, is stored in the water.

Electrical energy store according to claim 1, characterized in that the water reservoir 8th outside of the isolated room ( 4 ) is arranged.

Electrical energy store according to claim 1 or 2, characterized in that the water reservoir ( 8th ) an exchangeable sorbent cartridge ( 10 ).

Electrical energy store according to one of the preceding claims, characterized in that a desorption temperature of the sorbent between 20 ° C and 500 ° C, in particular between 90 ° C and 190 ° C, is located.

Electrical energy store according to one of the preceding claims, characterized in that a partial pressure of water ( 12 ) of the water desorbed from the sorbent is between 900 hPa and 1200 hPa.

Electrical energy store according to one of the preceding claims, characterized in that the sorbent is a porous solid.

Electrical energy store according to one of the preceding claims, characterized in that the sorbent comprises a zeolite, a chabazite, a modified activated carbon or silica gel.

Electrical energy store according to one of the preceding claims, characterized in that an electrical heating ( 14 ) of the water reservoir ( 8th ) is provided.

Electrical energy store according to one of the preceding claims, characterized in that the thermally insulated space ( 4 ) a process gas supply line ( 16 ) and a process gas outlet line ( 18 ), wherein of the process gas supply line ( 16 ) and / or the process gas outlet line ( 10 ) a branch ( 20 ) is provided, through which the process gas for heating the water reservoir ( 8th ) is branchable.