DE102013109974B4 - Vorrichtung zum Speichern von Ammoniak und Abgasstrang mit einer solchen Vorrichtung - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zum Speichern von Ammoniak, wobei die Vorrichtung (1) enthält:- einen Mantel (11);- ein festes Material (13) zum Absorbieren und Desorbieren von Ammoniak;- ein Mittel (15) zum Erwärmen des festen Materials (13); dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) einen Metallschaum (25) aufweist, der in dem Mantel (11) angeordnet ist und offene Poren (27) hat, wobei das feste Material (13) im Wesentlichen Teilchen (36) enthält, die in ihrer Größe dazu ausgelegt sind, in den Poren (27) aufgenommen zu werden.
Description
- Die Erfindung betrifft im Allgemeinen Vorrichtungen zum Speichern von Ammoniak, insbesondere zum Einspritzen von Ammoniak in einen Abgasstrang von Kraftfahrzeugen.
- Eine Vorrichtung zum Einspritzen von Ammoniak in einen Abgasstrom ist aus der
US 2012/0087840 A1 - Darüber hinaus ist aus der
US 2012/0231949 A1 - Weiter zeigt die
DE 10 2008 002 338 A1 eine bekannte Vorrichtung zum Speichern von Ammoniak. In dieser Vorrichtung ist das Ammoniak in einer Basis-Substanz gespeichert, die unter Wärmeeinwirkung das Ammoniak freisetzen kann. Dieser Basis-Substanz ist ein Hilfsstoff beigemischt, der eine bessere Wärmeleitfähigkeit als die Basis-Substanz aufweist. Somit wird eine schnellere Erwärmung der Basis-Substanz erreicht. - Zusätzlich ist aus der
US 4 027 476 A ein Katalysator für Kraftfahrzeuge bekannt. - Insbesondere betrifft die Erfindung nach einem ersten Aspekt eine Vorrichtung zum Speichern von Ammoniak, wobei die Vorrichtung enthält:
- - einen Mantel;
- - ein festes Material zum Absorbieren und Desorbieren von Ammoniak,
- - ein Mittel zum Erwärmen des festen Materials.
- Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus der
EP 2 316 558 A1 bekannt. Diese Druckschrift beschreibt, dass das feste Material zum Absorbieren bzw. Desorbieren von Ammoniak ein Metallsalz vom Typ MgCl2 oder SrCl2 ist. - Bei dieser Vorrichtung ist es erforderlich, die gesamte Masse an festem Material wirkungsvoll zu erwärmen, so dass die Desorption der Höchstmenge an Ammoniak hervorgerufen wird. Dies ist nicht leicht zu erreichen, wenn beispielsweise das Heizmittel ein Widerstandselement ist, das durch Wärmeleitung durch den Mantel der Vorrichtung hindurch erwärmt.
- In diesem Zusammenhang zielt die Erfindung darauf ab, eine Vorrichtung zum Speichern von Ammoniak bereitzustellen, die eine gleichmäßigere Erwärmung der gesamten Masse an festem Material gestattet.
- Dazu ist Gegenstand der Erfindung eine Vorrichtung der vorgenannten Art, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Metallschaum aufweist, der in dem Mantel angeordnet ist und offene Poren hat, wobei das feste Material im Wesentlichen Teilchen enthält, die in ihrer Größe dazu ausgelegt sind, in den Poren aufgenommen zu werden.
- Mit dem Metallschaum kann die Wärme auf sehr wirkungsvolle Art und Weise zu den in den Poren angeordneten Teilchen geleitet werden.
- Die Erwärmung ist umso wirkungsvoller, je kleiner die Teilchen sind.
- Typischerweise füllt der Metallschaum den größten Teil des Innenraums des Mantels aus, vorzugsweise über 75 % dieses Innenraums und noch bevorzugter über 90 % dieses Raums.
- Vorteilhaft sind zumindest 50 % der Masse an festem Material in den Poren des Metallschaums aufgenommen, vorzugsweise zumindest 75 % der Gesamtmasse an festem Material und noch bevorzugter zumindest 90 % der Gesamtmasse an festem Material.
- Der Metallschaum liegt typischerweise in Form eines Blocks vor, der im Wesentlichen eine dem Innenraum des Mantels entsprechende Form hat. Bei einem zylindrischen Mantel hat dann der Block aus Metallschaum auch eine zylindrische Form. Der Metallschaum bildet vorzugsweise einen einzigen Block aus einem Stück. Alternativ ist der Metallschaum aus mehreren Blöcken gebildet.
- Der Mantel grenzt einen geschlossenen Innenraum mit einer Öffnung für das Ableiten von desorbiertem Ammoniak ein. Diese Desorption wird durch das Erwärmen des festen Materials hervorgerufen.
- Die Poren sind offen in dem Sinne, dass sie miteinander kommunizieren, und sie gestatten es dem vom festen Material desorbierten Ammoniak aus dem Metallschaum zur Austrittsöffnung zu entweichen, die in dem Mantel ausgebildet ist.
- Das feste Material ist vorzugsweise ein Material, wie es in der
EP 2 316 558 A1 beschrieben ist. Beispielsweise ist dieses feste Material ein Metallsalz, beispielsweise MgCl2 oder SrCl2. - Der Mantel besteht typischerweise aus einem metallischen Material, beispielsweise Stahl oder Aluminium. Alternativ besteht der Mantel aus einem Verbundmaterial.
- Die Vorrichtung kann auch eines oder mehrere der unten stehenden Merkmale aufweisen, und zwar für sich betrachtet oder gemäß sämtlichen technisch möglichen Kombinationen.
- Vorteilhaft ist der Schaum ein Schaum aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung. Ein solches Material ist leicht, kostengünstig und ein guter Wärmeleiter.
- Alternativ besteht der Schaum nicht aus Aluminium, sondern aus einem anderen leichten, gut wärmeleitenden Material, beispielsweise aus Magnesium.
- Typischerweise weisen die Poren einen mittleren Durchmesser zwischen 0,1 und 10 mm auf. Vorzugsweise haben diese Poren einen Durchmesser zwischen 0,5 und 5 mm, noch bevorzugter zwischen 1 und 2 mm.
- Unter mittlerer Durchmesser ist hier der statistische Mittelwert der Durchmesser für sämtliche Poren des Metallschaums genommen zu verstehen.
- Der Durchmesser einer Pore entspricht beispielsweise der Summe seiner Höchstabmessung und seiner Mindestabmessung, geteilt durch zwei.
- Wie oben angegeben ist, liegt das feste Material in Form von festen Teilchen vor. Wenn sie nicht mit Ammoniak beladen sind, weisen diese Teilchen vorteilhaft einen mittleren Durchmesser zwischen 50 µm und 5 mm auf, vorzugsweise zwischen 60 µm und 500 µm, und liegen typischerweise zwischen 100 und 200 µm. Wenn sie mit Ammoniak gesättigt sind, weisen diese Teilchen typischerweise einen Durchmesser zwischen 300 und 400 µm auf.
- Hier ist unter mittlerer Durchmesser der statistische Mittelwert der Durchmesser der gesamten Population von Teilchen zu verstehen. Der Durchmesser eines Teilchens entspricht beispielsweise der Summe der Mindestabmessung dieses Teilchens und seiner Höchstabmessung, geteilt durch zwei.
- Bei jeder Pore des Metallschaums befinden sich ein oder mehrere Teilchen des festen Materials, je nach Größe der Pore und Größe der Teilchen.
- Bei einem Ausführungsbeispiel liegt das Heizmittel außerhalb der Kartusche. Das Heizmittel ist beispielsweise ein Widerstandselement, das an den Mantel angesetzt wird. Das Heizmittel erwärmt durch Wärmeleitung durch die Wand des Mantels hindurch. Es umfasst beispielsweise einen oder mehrere elektrische Widerstände, die um den Mantel herum angeordnet sind, beispielweise Widerstandsdrähte. Alternativ besteht das Heizmittel aus einem doppeltem Mantel, in welchem ein Wärmeträgermedium strömt.
- Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel erwärmt das Heizmittel durch Induktion oder durch eine andere Art von Welle durch die Wand des Mantels hindurch.
- Alternativ ist das Heizmittel eine Heizkerze, die innerhalb des Mantels liegt. Die Kerze erstreckt sich beispielsweise entlang der Mittelachse des Mantels und erwärmt durch Wärmeleitung das um sie herum liegende Material. Sie enthält typischerweise einen elektrischen Widerstand, der gegebenenfalls innerhalb eines Körpers zum Schutz desselben aufgenommen ist. Dabei enthält der Metallschaum eine Aufnahmeausnehmung, die dazu bestimmt ist, die Kerze aufzunehmen. Vorzugsweise ist die Außenfläche der Kerze mit der Innenfläche der Aufnahmeausnehmung in Kontakt.
- Alternativ enthält das Heizmittel zwei Elektroden, die innerhalb des Mantels positioniert sind, sowie einen elektrischen Generator, der an die beiden Elektroden angeschlossen ist, so dass in dem Metallschaum ein elektrischer Strom fließt.
- Beispielsweise sind die beiden Elektroden an zwei entgegengesetzten Enden des Mantels angeordnet, wobei der Metallschaum zwischen den beiden Elektroden aufgenommen ist und elektrisch in Kontakt mit den beiden Elektroden steht. Der Metallschaum stellt damit ein Widerstandselement dar, das den elektrischen Strom in Wärme umwandelt. Dabei ist typischerweise eine Isolierschicht zwischen Metallschaum und Mantel vorgesehen.
- Vorteilhaft ist der Außenmantel fest an den Metallschaum befestigt, beispielsweise angeschweißt.
- Dadurch kann der Außenmantel versteift werden und dessen mechanische Eigenschaften hinsichtlich Druckverhalten verbessert werden. So kann beispielsweise die Dicke der Mantelwand verringert werden.
- Die Befestigung des Außenmantels am Metallschaum erfolgt typischerweise über eine Mehrzahl von Schweißpunkten oder -linien.
- Diese Verschweißungen erfolgen von der Außenseite des Mantels aus durch diesen Mantel hindurch. Die Schweißlinien bzw. -punkte sind im Wesentlichen gleichmäßig über die gesamte Wand des Mantels verteilt.
- Nach einer Ausführungsvariante ist der Mantel eine Außenhaut, die stoffschlüssig mit dem Metallschaum verbunden ist.
- Der Aufbau der Vorrichtung wird damit beträchtlich vereinfacht. Mit anderen Worten besteht der Mantel aus einem Bereich außerhalb des Blocks aus Metallschaum, der keine Poren aufweist. Die Dicke dieses Bereichs reicht aus, um eine Druckbeständigkeit der Vorrichtung zu gewährleisten. Diese Außenhaut wird beim Herstellen des Metallschaumblocks erhalten oder, alternativ, bei einem nachträglichen Schritt, der darin besteht, die Poren des Metallschaumblocks zumindest über einen Teil seiner Außenfläche zu verschließen.
- Nach einer Ausführungsvariante grenzt der Mantel einen Innenraum ein, der eine Mehrzahl von Bereichen aufweist, die nicht mit dem Metallschaum besetzt sind und durch Bereiche, die mit dem Metallschaum besetzt sind, voneinander getrennt sind. Diese Bereiche sind typischerweise mit festem Material gefüllt. Dadurch wird die Menge an festem Material erhöht, das in dem Mantel gespeichert werden kann, und damit die verfügbare Ammoniakmenge.
- Alternativ sind diese Bereiche leer und diesen als Pufferspeicher für das gasförmige Ammoniak.
- Die Bereiche nehmen beispielsweise zwischen 5 und 50 % des Innenraums, vorzugsweise zwischen 10 und 30 %, und beispielsweise zwischen 10 und 20 % ein.
- Nach einem zweiten Aspekt zielt die Erfindung ab auf einen Abgasstrang für Kraftfahrzeuge, enthaltend eine Vorrichtung zum Speichern von Ammoniak mit den oben genannten Merkmalen. Das Fahrzeug ist beispielsweise ein PKW, ein Nutzfahrzeug oder ein Lastwagen.
- Der Abgasstrang enthält typischerweise einen SCR-Katalysator (Selective Catalytic Reduction oder selektive katalytische Reduktion). Das Ammoniak wird im gasförmigen Zustand unmittelbar stromaufwärts des SCR-Katalysators eingespritzt. In dem SCR-Katalysator reagiert das Ammoniak mit den NOx und wandelt diese in N2 um.
- Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der unten stehenden, näheren Beschreibung, die sich nur beispielhaft und nicht einschränkend versteht, anhand der beigefügten Zeichnungen, worin zeigt:
- -
1 einen Abgasstrang, der mit einer Vorrichtung zum Speichern von Ammoniak nach der Erfindung ausgestattet ist, - -
2 in näherer Betrachtung die Speichervorrichtung aus1 im Schnitt mit einem außerhalb des Mantels angeordneten Heizmittel, - -
3 und4 ähnliche Ansichten wie die aus2 , welche Ausführungsvarianten des Heizmittels zeigen, - -
5 eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Metallschaumblocks, die zeigt, dass dieser eine den Mantel der Vorrichtung bildende Außenhaut aufweist, und - -
6 eine ähnliche Ansicht wie in3 bei einer Ausführungsvariante, in welcher der Metallschaum den Innenraum des Mantels nicht vollständig einnimmt. -
1 zeigt eine Vorrichtung1 zum Speichern von Ammoniak, die dazu vorgesehen ist, einen Abgasstrang3 eines Kraftfahrzeugs mit einem gasförmigen Ammoniakstrom zu versorgen. Der Abgasstrang3 ist dazu vorgesehen, die aus den Brennräumen einer Brennkraftmaschine5 des Fahrzeugs stammenden Abgase abzufangen. Er umfasst einen SCR-Katalysator7 (Selective Catalytic Reduction oder selektive katalytische Reduktion). Die Vorrichtung1 spritzt gasförmiges Ammoniak stromaufwärts des SCR-Katalysators in eine Leitung9 des Abgasstrangs ein. Bei dem SCR-Katalysator reagiert das Ammoniak NH3 mit den in den Abgasen enthaltenen NOx. Die NOx werden in gasförmiges N2 und in Wasser H2O umgewandelt. - Die Vorrichtung
1 enthält einen Mantel11 , ein festes Material13 (in2 bis4 erkennbar), das zum Absorbieren und Desorbieren von Ammoniak vorgesehen ist, und ein Heizmittel15 zum Erwärmen des festen Materials. Der Mantel11 grenzt einen geschlossenen Innenraum ein, der einen Auslass17 für das Ammoniak aufweist. Der Auslass17 ist über eine Leitung19 mit einem Einspritzglied21 zum Einspritzen von Ammoniak in den Abgasstrang strömungstechnisch verbunden. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Dosiereinheit23 , die in die Leitung19 eingesetzt ist. Die Dosiereinheit23 ist dazu vorgesehen, die in den Abgasstrang3 eingespritzte Menge an Ammoniak zu kontrollieren. Diese Dosiereinheit ist beispielsweise vom Typ wie in derWO 2011 / 113 454 A1 WO 2011 / 121 196 A1 - Wie in
2 ersichtlich ist, umfasst die Speichervorrichtung1 einen Metallschaum25 , der im Mantel11 angeordnet ist und offene Poren27 hat. In diesen Figuren ist der Übersicht halber die Größe der Poren übertrieben dargestellt. Im dargestellten Beispiel liegt der Metallschaum in Form eines Blocks vor, der in seiner Form im Wesentlichen dem Innenraum des Mantels entspricht. Der Schaum füllt den gesamten Innenraum des Mantels mit Ausnahme von demjenigen Bereich dieses Innenraums aus, der an den Auslass17 angrenzt. Insbesondere berührt er den Mantel11 über den größten Teil dieses Mantels. - Der Mantel
11 hat beispielsweise eine zylindrische Form mit einer rohrförmigen Wand29 , einem unteren Boden31 , der ein unteres Ende der rohrförmigen Wand verschließt, und mit einem oberen Boden33 , der den Auslass17 trägt und ein oberes Ende der Wand29 verschließt. Der Metallschaum25 ist zugleich mit dem unteren Boden31 und der Wand29 in Kontakt. - Der unmittelbar unter dem oberen Boden
33 liegende Bereich35 des Innenraums ist frei in dem Sinne, dass er keinen Metallschaum aufweist. - Der Metallschaum ist ein Schaum aus Aluminium typischerweise mit zwischen 197 und 1969 Poren pro laufendem Meter. Die Poren weisen Durchmesser zwischen 5 und 0,5 mm auf.
- Das feste Material ist ein Metallsalz, beispielsweise SrCl2. Dieses Material ist fein verteilt und liegt in Form von einer großen Anzahl von Teilchen
36 vor, die in ihrer Größe dazu ausgelegt sind, in den Poren des Metallschaums aufgenommen zu werden. Genauer gesagt, besteht das feste Material aus Teilchen36 , die, wenn sie nicht mit Ammoniak beladen sind, einen mittleren Durchmesser in der Größenordnung von 100 µm aufweisen. Diese Teilchen haben, wenn sie mit Ammoniak gesättigt sind, einen mittleren Durchmesser von zwischen 300 und 400 µm. Die Teilchengröße wurde der Übersicht halber in den Figuren übertrieben dargestellt. - Der größte Teil der Teilchen
36 ist in den Poren27 des Metallschaums aufgenommen. Ein geringer Anteil dieser Teilchen36 ist in dem Bereich35 aufgenommen, der sich unmittelbar unter dem oberen Boden33 befindet. - Bei dem Ausführungsbeispiel in
2 ist das Heizmittel15 ein elektrischer Widerstand, der außerhalb des Mantels11 positioniert ist. Der elektrische Widerstand15 wird an den Mantel11 angesetzt. Er enthält eine Mehrzahl von Widerstandsdrähten, die über die gesamte rohrförmige Wand29 des Mantels verteilt sind. - Bei der Ausführungsvariante von
3 ist das Heizmittel eine Kerze37 , die innerhalb des Mantels11 positioniert ist. Der Metallschaum weist dabei eine Aufnahmeausnehmung39 auf, in welcher die Kerze37 aufgenommen ist. Die Kerze37 erstreckt sich beispielsweise entlang der Mittelachse des Mantels11 . Sie wird von dem inneren Boden31 abgestützt. Die Kerze37 enthält beispielsweise einen gasdichten Körper und einen elektrischen Heizwiderstand, der in den Körper eingreift. Der Körper leitet die Wärme weiter und ist an die Wand der Aufnahmeausnehmung39 angesetzt. - Bei der Ausführungsvariante nach
4 enthält das Heizmittel zwei Elektroden41 ,43 und einen elektrischen Generator45 , der elektrisch an die beiden Elektroden41 ,43 angeschlossen ist. Die beiden Elektroden41 ,43 sind innerhalb des Mantels11 an zwei entgegengesetzten Enden desselben angeordnet. Die Elektrode41 ist beispielsweise an den unteren Boden31 angesetzt und die Elektrode43 ist an den oberen Boden33 angesetzt. Der Metallschaum25 ist zwischen den beiden Elektroden41 ,43 angeordnet und elektrisch mit jeder der beiden Elektroden41 ,43 in Kontakt. Wenn der elektrische Generator45 betrieben wird, fließt ein elektrischer Strom von der Elektrode41 zur Elektrode43 durch den Metallschaum25 hindurch. Der Metallschaum25 dient als resistives Heizmittel und wandelt den elektrischen Strom in Wärme um. - Der Mantel
11 ist über eine Mehrzahl von Schweißlinien46 (in3 veranschaulicht) starr an den Metallschaum befestigt. Diese Linien46 befinden sich an der Wand29 . - Bei dem Ausführungsbeispiel der
5 besteht der Mantel11 teilweise aus einer Außenhaut, die stoffschlüssig mit dem Metallschaum verbunden ist. Bei einem Ausführungsbeispiel bildet die Außenhaut des Metallschaums die rohrförmige Wand29 und den unteren Boden31 des Mantels. Diese Außenhaut besteht aus einer durchgehenden Schicht, die an der Außenfläche des Metallschaums gebildet ist, in welcher der Metallschaum porenfrei ist. Diese Schicht weist eine Dicke auf, die ausreicht, um dem Druck von Ammoniak standzuhalten, ohne dass eine Bildung von Rissen durch die Schicht hindurch auftritt, über welche das Ammoniak entweichen könnte. - Der obere Boden
33 des Mantels ist in diesem Fall über eine dichte Verbindung direkt an den Metallschaum angesetzt. Der dem oberen Boden33 zugewandte Bereich der Außenfläche des Metallschaums enthält offene Poren, so dass es dem Ammoniak möglich ist, vom Metallschaum zu entweichen und zum Auslass17 zu strömen. - Eine weitere Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand von
6 erläutert. Es werden nachfolgend nur diejenigen Punkte beschrieben, durch welche sich diese Variante von der aus3 unterscheidet. Gleiche Elemente oder gleich wirkende Elemente werden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. - Bei dem Ausführungsbeispiel in
6 enthält der von dem Mantel eingegrenzte Innenraum eine Mehrzahl von Bereichen47 , die von dem Metallschaum eingenommen werden, und eine Mehrzahl von Bereichen49 , die nicht von dem Metallschaum eingenommen werden. Die Bereiche49 sind durch die Bereiche47 voneinander getrennt. Sie nehmen etwa 50 % des Innenraums ein. Die Bereiche49 sind mit Teilchen aus festem Material gefüllt. Die Aufnahmeausnehmung39 zum Aufnehmen der Kerze37 ist in einem der Bereiche47 ausgeführt. - Die Bereiche
49 sind auf verschiedene Punkte des Innenraums verteilt, um die Wärmeleitung zu diesen Bereich durch den Metallschaum zu erleichtern. - Bei dem Beispiel aus
6 enthält die Vorrichtung zwei Bereiche49 . Genauer gesagt, enthält die Vorrichtung einen ringförmigen ersten Bereich49 , der den zylindrischen Bereich47 umgibt, in welchem die Heizkerze37 aufgenommen ist. Der erste Bereich49 befindet sich in Richtung zum unteren Boden31 . Der zweite Bereich49 weist eine zylindrische Form auf und erstreckt sich im Zentrum des Mantels in Richtung des oberen Bodens33 . Er wird von einem ringförmigen Bereich47 umgeben. Der zylindrische Bereich47 ist mit dem ringförmigen Bereich47 über einen scheibenförmigen Bereich des Schaumblocks verbunden, der somit die beiden Bereiche49 voneinander trennt.
Claims (11)
- Vorrichtung zum Speichern von Ammoniak, wobei die Vorrichtung (1) enthält: - einen Mantel (11); - ein festes Material (13) zum Absorbieren und Desorbieren von Ammoniak; - ein Mittel (15) zum Erwärmen des festen Materials (13); dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) einen Metallschaum (25) aufweist, der in dem Mantel (11) angeordnet ist und offene Poren (27) hat, wobei das feste Material (13) im Wesentlichen Teilchen (36) enthält, die in ihrer Größe dazu ausgelegt sind, in den Poren (27) aufgenommen zu werden.
- Vorrichtung nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Metallschaum (25) ein Schaum aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung ist. - Vorrichtung nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Poren (27) einen mittleren Durchmesser zwischen 0,1 und 10 mm aufweisen. - Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht mit Ammoniak beladenen Teilchen (36) einen mittleren Durchmesser zwischen 50 µm und 5 mm aufweisen.
- Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizmittel (15) außerhalb des Mantels (11) liegt.
- Vorrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis4 , dadurch gekennzeichnet, dass das Heizmittel (15) eine Heizkerze (37) aufweist, die innerhalb des Mantels (11) liegt. - Vorrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis4 , dadurch gekennzeichnet, dass das Heizmittel (15) zwei Elektroden (41, 43) aufweist, die innerhalb des Mantels (11) positioniert sind, sowie einen elektrischen Generator (45), der an die beiden Elektroden (41, 43) angeschlossen ist, so dass ein elektrischer Strom in den Metallschaum (25) fließt. - Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenmantel (11) fest an den Metallschaum (25) befestigt, beispielsweise angeschweißt, ist.
- Vorrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis7 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Mantels (11) eine stoffschlüssig mit dem Metallschaum (25) verbundene Außenhaut ist. - Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (11) einen Innenraum begrenzt, der eine Mehrzahl von Bereichen (49) aufweist, die nicht mit dem Metallschaum (25) besetzt sind und durch Bereiche (47), die mit dem Metallschaum (25) besetzt sind, voneinander getrennt sind.
- Abgasstrang (3) für Kraftfahrzeuge, enthaltend eine Vorrichtung (1) zum Speichern von Ammoniak nach einem der vorangehenden Ansprüche.
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---|---|---|---|---|
FR3000172B1 (fr) * | 2012-12-21 | 2017-05-19 | Inergy Automotive Systems Res (Societe Anonyme) | Reservoir pour le stockage d'un gaz stocke par sorption sur un compose. |
DE102014217704A1 (de) * | 2014-09-04 | 2016-03-10 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung zur Aufnahme und Speicherung von Wärmeenergie sowie ein entsprechendes Herstellungsverfahren |
JP2018509499A (ja) * | 2015-02-25 | 2018-04-05 | ウニベルジテート バイロイト | 金属化された、連続気泡発泡体及び繊維状基材 |
FR3061035B1 (fr) * | 2016-12-28 | 2019-05-31 | Faurecia Systemes D'echappement | Procedes de fabrication d'un materiau et d'une unite de stockage d'un gaz |
DE102017100361A1 (de) * | 2017-01-10 | 2018-07-12 | Audi Ag | Wasserstoffspeichertank und Brennstoffzellensystem sowie Kraftfahrzeug mit einem solchen |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4027476A (en) | 1973-10-15 | 1977-06-07 | Rocket Research Corporation | Composite catalyst bed and method for making the same |
DE102008002338A1 (de) | 2008-06-10 | 2009-12-17 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung zur Freisetzung von Ammoniak |
EP2316558A1 (de) | 2006-12-22 | 2011-05-04 | Amminex A/S | Verfahren und Vorrichtung zur Speicherung und Abgabe von Ammoniak mit in-situ-Auffüllen der Abgabeeinheit |
WO2011113454A1 (en) | 2010-03-16 | 2011-09-22 | Amminex A/S | Method and device for controlled dosing of a gas with fluctuating supply pressure |
WO2011121196A1 (fr) | 2010-03-29 | 2011-10-06 | Peugeot Citroën Automobiles SA | Dispositif d'injection dans une ligne d'echappement d'un agent reducteur gazeux |
US20120087840A1 (en) | 2009-07-01 | 2012-04-12 | Sebastian Hirschberg | Apparatus for the Purification of Exhaust Gases containing NOx |
US20120231949A1 (en) | 2009-10-01 | 2012-09-13 | Amminex A/S | Connected heat conducting structures in solid ammonia storage systems |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2908107B2 (ja) * | 1992-03-19 | 1999-06-21 | 株式会社日立製作所 | 放射性廃棄物用固化材及び放射性廃棄物の処理方法 |
US5242882A (en) * | 1992-05-11 | 1993-09-07 | Scientific Design Company, Inc. | Catalyst for the production of nitric acid by oxidation of ammonia |
US20050111188A1 (en) * | 2003-11-26 | 2005-05-26 | Anandaroop Bhattacharya | Thermal management device for an integrated circuit |
US20050247050A1 (en) * | 2004-05-05 | 2005-11-10 | Eaton Corporation | Adsorption based ammonia storage and regeneration system |
KR20070100786A (ko) * | 2005-02-03 | 2007-10-11 | 아미넥스 에이/에스 | 암모니아의 고밀도 저장 |
AT501463B8 (de) * | 2005-05-04 | 2007-02-15 | Pankl Emission Control Systems | Hybridvorrichtung zum entfernen von russpartikeln aus dieselabgasen |
WO2007000170A1 (en) * | 2005-06-29 | 2007-01-04 | Amminex A/S | Method and device for safe and controlled delivery of ammonia from a solid ammonia storage medium |
DE602007010728D1 (de) * | 2007-03-30 | 2011-01-05 | Amminex As | System zur Lagerung von Ammoniak in und zu seiner Abgabe aus einem Lagerungsmaterial und Verfahren zur Lagerung und Abgabe von Ammoniak |
CN201339806Y (zh) * | 2008-11-27 | 2009-11-04 | 浙江大学 | 一种金属氢化物贮氢装置 |
EP2483536B1 (de) * | 2009-09-30 | 2015-02-11 | Amminex Emissions Technology A/S | Verbundene wärmeleitende Strukturen in festen Ammoniakspeichersystemen |
JP2011236105A (ja) * | 2010-05-13 | 2011-11-24 | Toyota Industries Corp | アンモニア放出装置、アンモニア放出方法及び排気ガス浄化装置 |
-
2012
- 2012-09-14 FR FR1258659A patent/FR2995629B1/fr not_active Expired - Fee Related
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- 2013-09-11 DE DE102013109974.2A patent/DE102013109974B4/de not_active Expired - Fee Related
- 2013-09-11 US US14/023,789 patent/US20140075922A1/en not_active Abandoned
- 2013-09-16 CN CN201310421222.6A patent/CN103672397B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4027476A (en) | 1973-10-15 | 1977-06-07 | Rocket Research Corporation | Composite catalyst bed and method for making the same |
EP2316558A1 (de) | 2006-12-22 | 2011-05-04 | Amminex A/S | Verfahren und Vorrichtung zur Speicherung und Abgabe von Ammoniak mit in-situ-Auffüllen der Abgabeeinheit |
DE102008002338A1 (de) | 2008-06-10 | 2009-12-17 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung zur Freisetzung von Ammoniak |
US20120087840A1 (en) | 2009-07-01 | 2012-04-12 | Sebastian Hirschberg | Apparatus for the Purification of Exhaust Gases containing NOx |
US20120231949A1 (en) | 2009-10-01 | 2012-09-13 | Amminex A/S | Connected heat conducting structures in solid ammonia storage systems |
WO2011113454A1 (en) | 2010-03-16 | 2011-09-22 | Amminex A/S | Method and device for controlled dosing of a gas with fluctuating supply pressure |
WO2011121196A1 (fr) | 2010-03-29 | 2011-10-06 | Peugeot Citroën Automobiles SA | Dispositif d'injection dans une ligne d'echappement d'un agent reducteur gazeux |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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