DE102016108026B4 - Compressor for compressing a gas - Google Patents

Compressor for compressing a gas Download PDF

Info

Publication number
DE102016108026B4
DE102016108026B4 DE102016108026.8A DE102016108026A DE102016108026B4 DE 102016108026 B4 DE102016108026 B4 DE 102016108026B4 DE 102016108026 A DE102016108026 A DE 102016108026A DE 102016108026 B4 DE102016108026 B4 DE 102016108026B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
compressor
liquid
piston
gas
hydrogen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102016108026.8A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102016108026A1 (en
Inventor
Eberhard Schlücker
Nicolas Alt
Andreas Schaller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hydrogenious Technologies GmbH
Original Assignee
Friedrich Alexander Univeritaet Erlangen Nuernberg FAU
Hydrogenious Technologies GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Friedrich Alexander Univeritaet Erlangen Nuernberg FAU, Hydrogenious Technologies GmbH filed Critical Friedrich Alexander Univeritaet Erlangen Nuernberg FAU
Priority to DE102016108026.8A priority Critical patent/DE102016108026B4/en
Publication of DE102016108026A1 publication Critical patent/DE102016108026A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102016108026B4 publication Critical patent/DE102016108026B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/22Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds
    • C01B3/24Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds of hydrocarbons
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/0005Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/22Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B15/00Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts
    • F04B15/06Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts for liquids near their boiling point, e.g. under subnormal pressure
    • F04B15/08Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts for liquids near their boiling point, e.g. under subnormal pressure the liquids having low boiling points
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B37/00Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00
    • F04B37/10Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for special use
    • F04B37/18Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for special use for specific elastic fluids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/06Cooling; Heating; Prevention of freezing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205Composition of the feed
    • C01B2203/1211Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1235Hydrocarbons
    • C01B2203/1247Higher hydrocarbons
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205Composition of the feed
    • C01B2203/1211Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1235Hydrocarbons
    • C01B2203/1252Cyclic or aromatic hydrocarbons
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/32Hydrogen storage

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kompressor (101) zum Verdichten eines Gases, mit einem Kolbenarbeitsraum (105), welcher durch eine Kompressorinnenwandung (133) begrenzt ist, wobei die Kompressorinnenwandung (133) durch eine Kompressionsstirnseite (111) abgeschlossen ist, mit zumindest einem Gaskanal (107), welcher durch die Kompressorinnenwandung (133) zum Kolbenarbeitsraum (105) hin geführt und ausgebildet ist, dem Kolbenarbeitsraum (105) Gas zuzuführen, mit einem Kompressorkolben (103), welcher in dem Kolbenarbeitsraum (105) bewegbar gelagert und ausgebildet ist, das dem Kolbenarbeitsraum (105) durch den Gaskanal (107) zugeführte Gas mit einer Kolbenstirnseite (109) gegen die Kompressionsstirnseite (111) zu verdichten, und mit einem Flüssigkeitskanal (115) zum Führen einer Flüssigkeit, wobei der Flüssigkeitskanal (115) durch die Kompressorinnenwandung (133) zum Kolbenarbeitsraum (105) hin geführt und ausgebildet ist, die Flüssigkeit (137) über die Kompressorinnenwandung (133) zur Kolbenstirnseite (109) hin abzugeben.The present invention relates to a compressor (101) for compressing a gas, with a piston working space (105) which is delimited by an inner compressor wall (133), the inner compressor wall (133) being closed by a compression face (111), with at least one gas channel (107), which is guided through the compressor inner wall (133) to the piston working chamber (105) and is designed to supply gas to the piston working chamber (105), with a compressor piston (103) which is movably supported and designed in the piston working chamber (105), to compress the gas supplied to the piston working space (105) through the gas channel (107) with a piston face (109) against the compression face (111), and with a liquid channel (115) for guiding a liquid, the liquid channel (115) passing through the compressor inner wall (133) is guided to the piston working chamber (105) and is formed, the liquid (137) over the compressor inner wall (133 ) to the piston face (109).

Description

Diese Erfindung betrifft einen Kompressor zum Verdichten eines Gases.This invention relates to a compressor for compressing a gas.

Durch einen Kompressor kann während eines Verdichtungsvorganges ein Gas verdichtet werden. Während des Verdichtungsvorganges wird das Volumen des Gases reduziert und das Gas wird dadurch erwärmt.A gas can be compressed by a compressor during a compression process. During the compression process, the volume of the gas is reduced and the gas is heated as a result.

Besonders wirksame Kompressoren sind Kolbenkompressoren, welche einen Kolbenarbeitsraum aufweisen, in welchem ein bewegbar gelagerter Kompressorkolben angeordnet ist. Durch eine Bewegung des Kompressorkolbens in dem Kolbenarbeitsraum wird das in dem Kolbenarbeitsraum vorhandene Gas verdichtet. Hierbei wird das Gas durch eine Bewegung einer Kolbenstirnseite des Kompressorkolbens gegen eine Kompressionsstirnseite einer Kompressorinnenwandung des Kompressors verdichtet. Anschließend wird das verdichtete Gas aus dem Kolbenarbeitsraum ausgestoßen und der Verdichtungsvorgang kann wiederholt werden. Die während des Verdichtungsvorganges entstehende Wärme wird meist ungenutzt über die Kompressorinnenwandung an eine Außenseite des Kompressors abgegeben.Particularly effective compressors are piston compressors which have a piston working space in which a movably mounted compressor piston is arranged. A movement of the compressor piston in the piston working space compresses the gas present in the piston working space. Here, the gas is compressed by a movement of a piston face of the compressor piston against a compression face of an inner wall of the compressor. The compressed gas is then expelled from the piston working space and the compression process can be repeated. The heat generated during the compression process is mostly unused and released to the outside of the compressor via the inner wall of the compressor.

In einem Kompressor kann gasförmiger Wasserstoff verdichtet werden, wobei der dabei erhaltene verdichtete Wasserstoff anschließend in Brennstoffzellen verwendet werden kann. Brennstoffzellen können zur Gewinnung von elektrischem Strom durch Oxidation von Wasserstoff durch Sauerstoff eingesetzt werden. Ein wesentlicher und kritischer Aspekt bei der Verwendung von Brennstoffzellen ist die Lagerung bzw. Speicherung von Wasserstoff, der in Gegenwart von Sauerstoff explosiv ist.Gaseous hydrogen can be compressed in a compressor, and the compressed hydrogen obtained can then be used in fuel cells. Fuel cells can be used to generate electricity by oxidizing hydrogen with oxygen. An essential and critical aspect when using fuel cells is the storage or storage of hydrogen, which is explosive in the presence of oxygen.

Bisher sind eine Reihe von Wasserstoffspeicherverfahren untersucht worden: adsorptiv, absorptiv, als Flüssigkeit, als hochverdichtetes Gas. Für kurze Nutzungszyklen, wie z.B. in Drucktanks von Wasserstoff-betriebenen Fahrzeugen, wird Wasserstoff gasförmig in Druckbehältern gespeichert. Um eine wirksame gasförmige Speicherung des Wasserstoffs in Druckbehältern zu gewährleisten muss der Wasserstoff komprimiert werden, wobei der Druck des in den Druckbehältern gespeicherten gasförmigen Wasserstoffs insbesondere bei bis zu 800 bar liegen kann. Um eine wirksame Kompression des Wasserstoffs sicherzustellen werden leistungsfähige Kompressoren verwendet, die während des Kompressionsvorgangs des Wasserstoffs große Wärmemengen freisetzen.So far, a number of hydrogen storage processes have been investigated: adsorptive, absorptive, as a liquid, as a highly compressed gas. For short usage cycles, e.g. in the pressure tanks of hydrogen-powered vehicles, hydrogen is stored in gaseous form in pressure vessels. In order to ensure effective gaseous storage of the hydrogen in pressure vessels, the hydrogen must be compressed, the pressure of the gaseous hydrogen stored in the pressure vessels being in particular up to 800 bar. In order to ensure effective compression of the hydrogen, powerful compressors are used which release large amounts of heat during the compression process of the hydrogen.

Die DE 357 858 A offenbart ein Verfahren und Vorrichtung zur Kühlung von Luft- und Gasverdichtern.The DE 357 858 A discloses a method and apparatus for cooling air and gas compressors.

Die DE 697 15 435 T2 offenbart eine Vorrichtung zur Regelung der Temperatur eines Gases und insbesondere eine Vorrichtung, die die Gastemperatur durch Einsprühen von Flüssigkeit in das Gas regelt.The DE 697 15 435 T2 discloses an apparatus for regulating the temperature of a gas and in particular an apparatus which regulates the gas temperature by spraying liquid into the gas.

Die US 2 404 660 A offenbart einen Kompressor zum Verdichten von Luft und anderen Gasen.The U.S. 2,404,660 A discloses a compressor for compressing air and other gases.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die während eines Kompressionsvorgangs eines Gases freigesetzte Wärme wirksam von dem Kompressor abzuführen.It is therefore the object of the present invention to effectively dissipate the heat released during a compression process of a gas from the compressor.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände mit den Merkmalen nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Beschreibung, der Figuren und der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by the objects with the features according to the independent claims. Advantageous embodiments are the subject matter of the description, the figures and the dependent claims.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch einen Kompressor zum Verdichten eines Gases gelöst, mit einem Kolbenarbeitsraum, welcher durch eine Kompressorinnenwandung begrenzt ist, wobei die Kompressorinnenwandung durch eine Kompressionsstirnseite abgeschlossen ist, zumindest einem Gaskanal, welcher durch die Kompressorinnenwandung zum Kolbenarbeitsraum hin geführt und ausgebildet ist, dem Kolbenarbeitsraum Gas zuzuführen, einem Kompressorkolben, welcher in dem Kolbenarbeitsraum bewegbar gelagert und ausgebildet ist, das dem Kolbenarbeitsraum durch den Gaskanal zugeführte Gas mit einer Kolbenstirnseite gegen die Kompressionsstirnseite zu verdichten, und einem Flüssigkeitskanal zum Führen einer Flüssigkeit, wobei der Flüssigkeitskanal durch die Kompressorinnenwandung zum Kolbenarbeitsraum hin geführt und ausgebildet ist, die Flüssigkeit über die Kompressorinnenwandung zur Kolbenstirnseite hin abzugeben.According to a first aspect of the invention, the object is achieved by a compressor for compressing a gas, with a piston working space which is delimited by a compressor inner wall, the compressor inner wall being closed off by a compression face, at least one gas channel which leads through the compressor inner wall to the piston working space and is designed to supply gas to the piston working chamber, a compressor piston which is movably supported in the piston working chamber and is designed to compress the gas supplied to the piston working chamber through the gas channel with a piston face against the compression face, and a liquid channel for guiding a liquid, the liquid channel is guided through the compressor inner wall to the piston working chamber and is designed to deliver the liquid via the compressor inner wall to the piston face.

Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass durch den Kompressor ein besonders vorteilhaftes Verdichten des Gases in dem Kolbenarbeitsraum ermöglicht wird, und dass die während des Verdichtens des Gases entstehende Wärme wirksam auf die Flüssigkeit in dem Kolbenarbeitsraum übertragen werden kann.This achieves the technical advantage, for example, that the compressor enables particularly advantageous compression of the gas in the piston working space and that the heat generated during the compression of the gas can be effectively transferred to the liquid in the piston working space.

Die dem Kolbenarbeitsraum durch den Flüssigkeitskanal zugeführte Flüssigkeit strömt an der Kompressorinnenwandung in dem Kolbenarbeitsraum, insbesondere nach unten, und sammelt sich an der Kolbenstirnseite des Kompressorkolbens. Da die Flüssigkeit somit mit der Kompressorinnenwandung und mit der Kolbenstirnseite des Kompressorkolbens in Kontakt steht, kann die Flüssigkeit die während des Verdichtens des Gases entstehende Wärme wirksam aufnehmen. Dadurch kann die während des Verdichtungsvorganges entstehende Wärme wirksam abgeführt werden, und der Kompressor, insbesondere die Kompressorinnenwandung und die Kolbenstirnseite des Kompressorkolbens, werden wirksam gekühlt. Zudem kann der Kompressorkolben durch die Flüssigkeit an der Kolbenstirnseite seitlich gegen die Kompressorinnenwandung wirksam gasdicht abgedichtet werden.The liquid supplied to the piston working chamber through the liquid channel flows on the compressor inner wall in the piston working chamber, in particular downward, and collects on the piston face of the compressor piston. Since the liquid is thus in contact with the inner wall of the compressor and with the piston face of the compressor piston, the liquid can effectively absorb the heat generated during the compression of the gas. This allows the heat generated during the compression process to be effective are discharged, and the compressor, in particular the compressor inner wall and the piston face of the compressor piston, are effectively cooled. In addition, the liquid on the piston front side can effectively seal the compressor piston in a gastight manner against the inner wall of the compressor.

Die während des Verdichtens des Gases erwärmte Flüssigkeit kann zusammen mit dem verdichteten Gas aus dem Kolbenarbeitsraum abgeführt werden. Der Kompressor ist meist in einem System mit mehreren Elementen angeordnet, um das verdichtete Gas den anderen Elementen zuzuführen. Hierbei kann die aus dem Kolbenarbeitsraum abgeführte und erwärmte Flüssigkeit in einem Element des Systems die aufgenommene Wärmemenge abgeben und somit zu einer positiven Energiebilanz des gesamten Systems beitragen.The liquid heated during the compression of the gas can be discharged from the piston working space together with the compressed gas. The compressor is usually arranged in a system with several elements in order to supply the compressed gas to the other elements. Here, the heated liquid removed from the piston working space in one element of the system can give off the amount of heat absorbed and thus contribute to a positive energy balance for the entire system.

Insbesondere ist der Kompressor vertikal ausgerichtet, um ein wirksames Verdichten eines Gases und ein wirksames Abführen des verdichteten Gases und der Flüssigkeit aus dem Kolbenarbeitsraum zu ermöglichen. Die vertikale Ausrichtung des Kompressor bedeutet, dass der Kompressorkolben eine Längsachse aufweist, welche senkrecht zur Aufstellebene des Kompressors angeordnet ist, so dass der Kompressorkolben beim Verdichten des Gases die Kolbenstirnseite entgegen der auf den Kompressorkolben wirkenden Schwerkraft bewegt.In particular, the compressor is oriented vertically in order to enable an effective compression of a gas and an effective discharge of the compressed gas and the liquid from the piston working space. The vertical orientation of the compressor means that the compressor piston has a longitudinal axis which is arranged perpendicular to the installation plane of the compressor, so that the compressor piston moves the piston face against the force of gravity acting on the compressor piston when the gas is compressed.

Ein beispielhaftes System ist eine Dehydriereinrichtung zum Dehydrieren eines flüssigen Wasserstoffträgers. Hierbei wird durch den Kompressor gasförmiger Wasserstoff verdichtet, um den verdichteten gasförmigen Wasserstoff beispielsweise in einem Wasserstoff-Druckbehälter zur weiteren Verwendung zu speichern. Um die während des Verdichtungsvorganges des Wasserstoffs entstehende Wärme wirksam zu nutzen, wird ein flüssiger Wasserstoffträger, welcher Wasserstoff reversibel binden und freisetzen kann, als Flüssigkeit dem Kolbenarbeitsraum zugeführt. Der flüssige Wasserstoffträger strömt hierbei an der Kompressorinnenwandung zur Kolbenstirnseite hin und nimmt hierbei die während des Verdichtens des gasförmigen Wasserstoffs entstehende Wärme auf. Anschließend wird der erwärmte flüssige Wasserstoffträger der Dehydriereinrichtung zugeführt. In der Dehydriereinrichtung kann der erwärmte flüssige Wasserstoffträger den gespeicherten Wasserstoff ohne weitere Energiezufuhr freisetzen, wobei der freigesetzte Wasserstoff erneut dem Kompressor für einen erneuten Verdichtungsvorgang zugeführt werden kann. Dadurch können ein besonders wirksamer Dehydrierungsvorgang des flüssigen Wasserstoffträgers und ein besonders wirksames Verdichten des gasförmigen Wasserstoffs sichergestellt werden.An exemplary system is a dehydrator for dehydrating a liquid hydrogen carrier. In this case, gaseous hydrogen is compressed by the compressor in order to store the compressed gaseous hydrogen, for example in a hydrogen pressure vessel, for further use. In order to effectively use the heat generated during the compression process of the hydrogen, a liquid hydrogen carrier, which can reversibly bind and release hydrogen, is supplied to the piston working space as a liquid. The liquid hydrogen carrier flows along the inner wall of the compressor to the piston face and absorbs the heat generated during the compression of the gaseous hydrogen. The heated liquid hydrogen carrier is then fed to the dehydrating device. In the dehydration device, the heated liquid hydrogen carrier can release the stored hydrogen without any additional energy supply, with the released hydrogen being able to be supplied again to the compressor for a new compression process. In this way, a particularly effective dehydrogenation process of the liquid hydrogen carrier and a particularly effective compression of the gaseous hydrogen can be ensured.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Kompressors ist in der Kompressionsstirnseite ein Auslassventil zum Abführen des verdichteten Gases und der Flüssigkeit angeordnet.In an advantageous embodiment of the compressor, an outlet valve for discharging the compressed gas and the liquid is arranged in the compression face.

Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass durch das Auslassventil das verdichtete Gas und die Flüssigkeit gemeinsam aus dem Kolbenarbeitsraum wirksam abgeführt werden können. Hierbei kann das Auslassventil ein Druckventil umfassen, welches ausgebildet ist, den Auslass freizugeben, wenn der Druck in dem Kolbenarbeitsraum einen Systemdruck außerhalb des Kolbenarbeitsraums erreicht, wodurch sichergestellt werden kann, dass das verdichtete Gas zusammen mit der Flüssigkeit erst dann aus dem Kolbenarbeitsraum abgeführt wird, wenn das Gas ausreichend verdichtet ist.As a result, for example, the technical advantage is achieved that the compressed gas and the liquid can be effectively discharged jointly from the piston working space through the outlet valve. In this case, the outlet valve can comprise a pressure valve which is designed to release the outlet when the pressure in the piston working space reaches a system pressure outside the piston working space, whereby it can be ensured that the compressed gas is only discharged from the piston working space together with the liquid, when the gas is sufficiently compressed.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Kompressors ist dem Kolbenarbeitsraum ein einstellbares Verhältnis von Gas und Flüssigkeit durch den Gaskanal und durch den Flüssigkeitskanal zuführbar, und ist der Kompressor ausgebildet ist, Gas und Flüssigkeit in dem einstellbaren Verhältnis durch das Auslassventil aus dem Kolbenarbeitsraum abzuführen.In an advantageous embodiment of the compressor, the piston working chamber can be supplied with an adjustable ratio of gas and liquid through the gas channel and through the liquid channel, and the compressor is designed to discharge gas and liquid in the adjustable ratio through the outlet valve from the piston working chamber.

Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass durch die Variation des Verhältnisses von Gas und Flüssigkeit, das Ausmaß der zwischen Gas und Flüssigkeit übertragenen Wärme in dem Kolbenarbeitsraum variiert werden kann und somit die Wärmeübertragungseigenschaften des Kompressors an das System angepasst werden können. Falls nach dem Kompressionsvorgang das von dem Kompressor abgegebene verdichtete Gas und die erwärmte Flüssigkeit in einem nachgeschalteten chemischen Verfahren genutzt werden sollen, ermöglich ein vorteilhaft eingestelltes Verhältnis von Gas und Flüssigkeit eine besonders vorteilhafte Reaktionsausbeute in dem chemischen Verfahren.As a result, for example, the technical advantage is achieved that by varying the ratio of gas and liquid, the amount of heat transferred between gas and liquid in the piston working space can be varied and thus the heat transfer properties of the compressor can be adapted to the system. If, after the compression process, the compressed gas released by the compressor and the heated liquid are to be used in a downstream chemical process, an advantageously set ratio of gas and liquid enables a particularly advantageous reaction yield in the chemical process.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Kompressors ist der Flüssigkeitskanal ausgebildet, die Flüssigkeit derart an die Kompressorinnenwandung abzugeben, dass die Flüssigkeit unter Einfluss von Schwerkraft als Flüssigkeitsfallfilm entlang der Kompressorinnenwandung zur Kolbenstirnseite hin strömt.In an advantageous embodiment of the compressor, the liquid channel is designed to deliver the liquid to the inner wall of the compressor in such a way that the liquid flows under the influence of gravity as a falling liquid film along the inner wall of the compressor towards the piston face.

Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass durch den an der Kompressorinnenwandung unter dem Einfluss von Schwerkraft nach unten strömenden Flüssigkeitsfallfilm eine besonders wirksame Wärmeübertragung von der Kompressorinnenwandung auf die Flüssigkeit stattfinden kann. Hierdurch kann die während des Verdichtens des Gases entstehende Wärme wirksam von der Flüssigkeit aufgenommen werden, wodurch die Kompressorinnenwandung wirksam gekühlt wird. Die in dem Kolbenarbeitsraum als Flüssigkeitsfallfilm nach unten strömende Flüssigkeit strömt bis zur Kolbenstirnseite, wo sich die Flüssigkeit sammelt. Die an der Kolbenstirnseite anstehende Flüssigkeit kann ebenfalls wirksam Wärme von dem Kompressorkolben aufnehmen und den Kompressorkolben dadurch während des Verdichtens des Gases wirksam kühlen.In this way, for example, the technical advantage is achieved that a particularly effective heat transfer from the compressor inner wall to the liquid can take place due to the liquid fall film flowing downward on the compressor inner wall under the influence of gravity. As a result, the heat generated during the compression of the gas can be effectively absorbed by the liquid, as a result of which the inner wall of the compressor is effectively cooled. The liquid flowing downward in the piston working space as a falling liquid film flows to the piston face, where the liquid collects. The liquid on the piston face can also effectively absorb heat from the compressor piston and thereby effectively cool the compressor piston during the compression of the gas.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Kompressors ist der Kompressorkolben durch die Flüssigkeit seitlich gegen die Kompressorinnenwandung gasdicht abgedichtet.In an advantageous embodiment of the compressor, the compressor piston is laterally sealed in a gas-tight manner against the inner wall of the compressor by the liquid.

Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass durch die gasdichte Abdichtung des Kompressorkolbens ein unkontrolliertes Ausströmen des Gases aus dem Kolbenarbeitsraum verhindert werden kann. Um eine bewegbare Lagerung des Kompressorkolbens in dem Kolbenarbeitsraum sicherzustellen, befinden sich seitlich zwischen dem Kompressorkolben und der Kompressorinnenwandung Kolbenspalte, durch welche Gas unkontrolliert aus dem Kolbenarbeitsraum entweichen kann. Da die Flüssigkeit an der Kolbenstirnseite des Kompressorkolbens ansteht, dichtet die Flüssigkeitsschicht hierdurch die Kompressorspalte gasdicht ab, wodurch ein Entweichen der Gase aus dem Kolbenarbeitsraum verhindert werden kann.This achieves the technical advantage, for example, that the gas-tight sealing of the compressor piston can prevent an uncontrolled outflow of the gas from the piston working space. In order to ensure a movable mounting of the compressor piston in the piston working space, there are piston gaps laterally between the compressor piston and the compressor inner wall through which gas can escape from the piston working space in an uncontrolled manner. Since the liquid is present at the piston face of the compressor piston, the liquid layer thereby seals the compressor gap in a gas-tight manner, which can prevent the gases from escaping from the piston working space.

Erfindungsgemäß ist in der Kompressorinnenwandung eine umlaufende Rinne gebildet, wobei der Flüssigkeitskanal mit der umlaufenden Rinne fluidtechnisch verbunden und ausgebildet ist, die Flüssigkeit an die umlaufende Rinne abzugeben, und wobei die umlaufende Rinne ausgebildet ist, die Flüssigkeit über einen Rinnenrand an die Kompressorinnenwandung abzugeben.According to the invention, a circumferential channel is formed in the inner wall of the compressor, the liquid channel being fluidically connected to the circumferential channel and designed to deliver the liquid to the circumferential channel, and the circumferential channel being designed to deliver the liquid via a channel edge to the compressor inner wall.

Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass durch die an der Kompressorinnenwandung angeordnete umlaufende Rinne sichergestellt wird, dass die Flüssigkeit aus der Rinne umlaufend über die Kompressorinnenwandung zur Kolbenstirnseite abgegeben wird. Die Flüssigkeit strömt durch den Flüssigkeitskanal in die umlaufende Rinne ein und füllt die umlaufende Rinne auf. Ist die umlaufende Rinne mit Flüssigkeit gefüllt, dann strömt die Flüssigkeit über den Rinnenrand der umlaufenden Rinne gleichmäßig und umlaufend an der Kompressorinnenwandung entlang zur Kolbenstirnseite. Da die Flüssigkeit umlaufend an der Kompressorinnenwandung entlang strömt, kann eine besonders gleichmäßige und damit wirksame Wärmeübertragung von einem großen Bereich der Kompressorinnenwandung auf die Flüssigkeit erfolgen.This achieves the technical advantage, for example, that the circumferential channel arranged on the inner wall of the compressor ensures that the liquid is discharged from the channel circumferentially via the inner wall of the compressor to the piston face. The liquid flows through the liquid channel into the circumferential channel and fills the circumferential channel. If the circumferential channel is filled with liquid, the liquid flows over the edge of the circumferential channel evenly and circumferentially along the inner wall of the compressor to the piston face. Since the liquid flows circumferentially along the inner wall of the compressor, a particularly uniform and thus effective heat transfer can take place from a large area of the inner wall of the compressor to the liquid.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Kompressors ist der Flüssigkeitskanal durch die Kompressionsstirnseite zum Kolbenarbeitsraum hin geführt, oder ist der Flüssigkeitskanal seitlich durch die Kompressorinnenwandung geführt.In an advantageous embodiment of the compressor, the liquid channel is led through the compression face to the piston working space, or the liquid channel is led laterally through the inner wall of the compressor.

Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Flüssigkeit durch den Flüssigkeitskanal dem Kolbenarbeitsraum wirksam zugeführt werden kann. Ist der Flüssigkeitskanal durch die Kompressionsstirnseite zum Kolbenarbeitsraum hin geführt, strömt die Flüssigkeit von oben durch die Kompressionsstirnseite an die Kompressorinnenwandung und kann über die Kompressorinnenwandung wirksam zu der Kolbenstirnseite hin strömen. Ist der Flüssigkeitskanal seitlich durch die Kompressorinnenwandung geführt, kann die Flüssigkeit beispielsweise in einer umlaufenden Rinne aufgenommen werden und von der umlaufenden Rinne über die Kompressorinnenwandung zur Kolbenstirnseite strömen.As a result, for example, the technical advantage is achieved that the liquid can be effectively fed to the piston working space through the liquid channel. If the liquid channel is led through the compression face to the piston working space, the liquid flows from above through the compression face to the compressor inner wall and can effectively flow over the compressor inner wall to the piston face. If the liquid channel is led laterally through the inner wall of the compressor, the liquid can be received, for example, in a circumferential channel and can flow from the circumferential channel over the inner wall of the compressor to the piston face.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Kompressors weist der Kompressor ferner einen Flüssigkeitsverteilungskanal auf, welcher fluidtechnisch mit dem Flüssigkeitskanal verbunden und vorgesehen ist, die Flüssigkeit dem Flüssigkeitskanal zuzuführen.In an advantageous embodiment of the compressor, the compressor also has a liquid distribution channel which is fluidically connected to the liquid channel and is provided to supply the liquid to the liquid channel.

Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass der Flüssigkeitsverteilungskanal ein ausreichendes Flüssigkeitsreservoir zur Verfügung stellt, um eine konstante und wirksame Flüssigkeitszufuhr durch den Flüssigkeitskanal sicherzustellen. Der Flüssigkeitsverteilungskanal kann insbesondere an der Kompressionsstirnseite des Kompressors angeordnet sein, so dass die Flüssigkeit von oben aus dem Flüssigkeitsverteilungskanal durch den durch die Kompressionsstirnseite geführten Flüssigkeitskanal wirksam zu der Kompressorinnenwandung und von dort aus zu der Kolbenstirnseite geleitet werden kann.In this way, for example, the technical advantage is achieved that the liquid distribution channel provides a sufficient liquid reservoir to ensure a constant and effective supply of liquid through the liquid channel. The liquid distribution channel can in particular be arranged on the compression face of the compressor, so that the liquid can be effectively conducted from above from the liquid distribution channel through the liquid channel passed through the compression face to the compressor inner wall and from there to the piston face.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Kompressors ist der Gaskanal durch die Kompressionsstirnseite zum Kolbenarbeitsraum hin geführt.In an advantageous embodiment of the compressor, the gas channel is led through the compression face to the piston working chamber.

Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass durch den Gaskanal eine wirksame Zufuhr von Gas von oben in den Kolbenarbeitsraum sichergestellt werden kann.This achieves the technical advantage, for example, that an effective supply of gas from above into the piston working space can be ensured through the gas channel.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Kompressors weist die Kompressionsstirnseite eine Wandungskontur auf, wobei die Wandungskontur insbesondere als eine konische Wandungskontur, abgerundete Wandungskontur oder eine horizontale Wandungskontur ausgebildet ist.In an advantageous embodiment of the compressor, the compression face has a wall contour, the wall contour being designed in particular as a conical wall contour, rounded wall contour or a horizontal wall contour.

Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass durch die Wandungskontur an der Kompressionsstirnseite ein besonders vorteilhaftes Ausleiten des verdichteten Gases und der erwärmten Flüssigkeit aus dem Kolbenarbeitsraum sichergestellt wird. Wenn ein Auslassventil an der Kompressionsstirnseite des Kompressors angeordnet ist, wird die Flüssigkeit während des Verdichtens des Gases gegen die Kompressionsstirnseite geleitet. Durch eine vorteilhaft geformte Wandungskontur, insbesondere konische Wandungskontur, abgerundete Wandungskontur oder horizontale Wandungskontur, kann die an die Wandungskontur geleitete Flüssigkeit wirksam zu dem Auslassventil geführt werden, und ein Verspritzen der Flüssigkeit in dem Kolbenarbeitsraum kann vermieden werden.In this way, for example, the technical advantage is achieved that the wall contour on the compression face allows the compressed gas and the heated liquid is ensured from the piston working space. If a discharge valve is arranged on the compression face of the compressor, the liquid is directed against the compression face during the compression of the gas. By means of an advantageously shaped wall contour, in particular a conical wall contour, rounded wall contour or horizontal wall contour, the liquid conveyed to the wall contour can be effectively guided to the outlet valve, and splashing of the liquid in the piston working space can be avoided.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Kompressors umfasst der Kolbenarbeitsraum einen ersten Kolbenarbeitsraum und einen zweiten Kolbenarbeitsraum, welche durch die Kompressorinnenwandung begrenzt sind, wobei die Kompressorinnenwandung an dem ersten Kolbenarbeitsraum durch eine erste Kompressionsstirnseite abgeschlossen ist, wobei die Kompressorinnenwandung an dem zweiten Kolbenarbeitsraum durch eine zweite Kompressionsstirnseite abgeschlossen ist, wobei der Kompressorkolben einen ersten Kolbenabschnitt aufweist, welcher zwischen dem ersten Kolbenarbeitsraum und dem zweiten Kolbenarbeitsraum bewegbar gelagert ist, wobei der erste Kolbenabschnitt ausgebildet ist, Gas in dem ersten Kolbenarbeitsraum mit einer unteren ersten Kolbenstirnseite gegen die erste Kompressionsstirnseite in einer ersten Kompressionsrichtung zu verdichten, und wobei der erste Kolbenabschnitt ausgebildet ist, Gas in dem zweiten Kolbenarbeitsraum mit einer oberen ersten Kolbenstirnseite gegen die zweite Kompressionsstirnseite in einer der ersten Kompressionsrichtung entgegengesetzten zweiten Kompressionsrichtung zu verdichten.In an advantageous embodiment of the compressor, the piston working chamber comprises a first piston working chamber and a second piston working chamber, which are delimited by the compressor inner wall, the compressor inner wall being closed off at the first piston working chamber by a first compression face, the compressor inner wall being closed off at the second piston working chamber by a second compression face The compressor piston has a first piston section which is movably mounted between the first piston working chamber and the second piston working chamber, the first piston section being designed to compress gas in the first piston working chamber with a lower first piston face against the first compression face in a first compression direction , and wherein the first piston section is formed, gas in the second piston working chamber with an upper first piston end face against the second compressor sion front side to compress in a second compression direction opposite to the first compression direction.

Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass durch die bewegbare Anordnung des ersten Kolbenabschnitts zwischen dem ersten und zweiten Kolbenarbeitsraum ein besonders vorteilhaftes Verdichten des Gases in dem Kompressor ermöglicht wird. Während eines ersten Kompressionsvorgangs verdichtet der erste Kolbenabschnitt das Gas in dem ersten Kolbeninnraum in einer ersten Kompressionsrichtung mit der unteren ersten Kolbenstirnseite gegen die erste Kompressionsstirnseite. Durch die Bewegung des ersten Kolbenabschnitts in der ersten Kompressionsrichtung vergrößert sich das Volumen in dem zweiten Kolbenarbeitsraum. As a result, for example, the technical advantage is achieved that the movable arrangement of the first piston section between the first and second piston working space enables particularly advantageous compression of the gas in the compressor. During a first compression process, the first piston section compresses the gas in the first piston interior in a first compression direction with the lower, first piston face against the first compression face. The movement of the first piston section in the first compression direction increases the volume in the second piston working chamber.

Anschließend wird während eines zweiten Kompressionsvorgangs der erste Kolbenabschnitt entgegen der ersten Kompressionsrichtung in eine zweite Kompressionsrichtung bewegt. Durch die Bewegung des ersten Kolbenabschnitts in der zweiten Kompressionsrichtung verdichtet der erste Kolbenabschnitt während des zweiten Kompressionsvorgangs das Gas in dem zweiten Kolbenarbeitsraum. Hierbei vergrößert sich das Volumen in dem ersten Kolbenarbeitsraum.Then, during a second compression process, the first piston section is moved counter to the first compression direction in a second compression direction. As a result of the movement of the first piston section in the second compression direction, the first piston section compresses the gas in the second piston working space during the second compression process. This increases the volume in the first piston working space.

Somit wird durch die Bewegung des ersten Kolbenabschnitts in die erste Kompressionsbewegungsrichtung, bzw. in die zweite Kompressionsrichtung, das Gas in dem ersten Kolbenarbeitsraum, bzw. in dem zweiten Kolbenarbeitsraum, abwechselnd verdichtet. Wenn das Gas entsprechend der Bewegungsrichtung des ersten Kolbenabschnitts nach dem ersten Kompressionsvorgang aus dem ersten Kolbenarbeitsraum in den zweiten Kompressionsinnenraum gefördert wird, kann während eines auf den ersten Kompressionsvorgang folgenden zweiten Kompressionsvorgang eine besonders wirksame Verdichtung des Gases erreicht werden. Ferner kann Flüssigkeit aus dem ersten Kolbenarbeitsraum in den zweiten Kolbenarbeitsraum gefördert werden, um eine wirksame Wärmeübertragung auf die Flüssigkeit sicherzustellen. Zusätzlich kann der Kompressor einen weiteren ersten Kolbenarbeitsraum und einen weiteren zweiten Kolbenarbeitsraum aufweisen, zwischen dem ein zweiter Kolbenabschnitt des Kompressorkolbens bewegbar gelagert ist, um Gas in dem weiteren ersten und zweiten Kolbeninnraum zusätzlich zu verdichten, wodurch während mehrerer aufeinanderfolgender Kompressionsvorgänge besonders hohe Drücke des verdichteten Gases erreicht werden können.Thus, by moving the first piston section in the first compression movement direction or in the second compression direction, the gas in the first piston working space and in the second piston working space is alternately compressed. If the gas is conveyed from the first piston working chamber into the second compression chamber according to the direction of movement of the first piston section after the first compression process, a particularly effective compression of the gas can be achieved during a second compression process following the first compression process. Furthermore, liquid can be conveyed from the first piston working chamber into the second piston working chamber in order to ensure an effective heat transfer to the liquid. In addition, the compressor can have a further first piston working chamber and a further second piston working chamber, between which a second piston section of the compressor piston is movably mounted in order to additionally compress gas in the further first and second piston interior, whereby particularly high pressures of the compressed gas during several successive compression processes can be achieved.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Kompressors sind der erste Kolbenarbeitsraum und der zweite Kolbenarbeitsraum durch eine erste Kolbenverbindung fluidtechnisch verbunden, um verdichtetes Gas und Flüssigkeit durch die erste Kolbenverbindung aus dem ersten Kolbenarbeitsraum dem zweiten Kolbenarbeitsraum zuzuführen.In an advantageous embodiment of the compressor, the first piston working chamber and the second piston working chamber are fluidically connected by a first piston connection in order to supply compressed gas and liquid through the first piston connection from the first piston working chamber to the second piston working chamber.

Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass durch die erste Kolbenverbindung verdichtetes Gas und Flüssigkeit nach dem ersten Kompressionsvorgang in der Niederdruckphase des zweiten Kolbenarbeitsraums aus dem ersten Kolbenarbeitsraum in den zweiten Kolbenarbeitsraum befördert werden können. Während eines auf den ersten Kompressionsvorgang folgenden zweiten Kompressionsvorgangs kann das Gas in dem zweiten Kolbenarbeitsraum weiter verdichtet werden, und die dabei freiwerdende Wärme kann durch die Flüssigkeit wirksam aufgenommen werden.This achieves the technical advantage, for example, that gas and liquid compressed by the first piston connection can be conveyed from the first piston working chamber into the second piston working chamber after the first compression process in the low pressure phase of the second piston working chamber. During a second compression process following the first compression process, the gas in the second piston working space can be compressed further, and the heat released in the process can be effectively absorbed by the liquid.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Kompressors ist an dem Gaskanal ein Gasventil angeordnet, wobei das Gasventil ausgebildet ist, den Gaskanal während des Verdichtens des Gases in dem Kolbenarbeitsraum fluidtechnisch zu sperren, und wobei das Gasventil ausgebildet ist, den Gaskanal während einer Niederdruckphase in dem Kolbenarbeitsraum fluidtechnisch freizugeben, um Gas dem Kolbenarbeitsraum zuzuführen.In an advantageous embodiment of the compressor, a gas valve is arranged on the gas channel, the gas valve being designed to fluidically block the gas channel during the compression of the gas in the piston working chamber, and the gas valve being designed to fluidically block the gas channel during a low-pressure phase in the piston working chamber release in order to supply gas to the piston working space.

Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Zufuhr von Gas in den Kolbenarbeitsraum wirksam gesteuert werden kann. Hierbei gibt das Gasventil den Gaskanal nur in der Niederdruckphase frei, wenn sich der Kompressorkolben in dem Kolbenarbeitsraum nach unten bewegt und somit Gas durch den Gaskanal wirksam angesaugt werden kann. Hierbei wird das Gas während der Niederdruckphase zusammen mit durch den Flüssigkeitskanal geförderter Flüssigkeit dem Kolbenarbeitsraum zugeführt. Somit kann durch das Gasventil verhindert werden, dass das Gas während des Verdichtungsvorganges durch den Gaskanal aus dem Kolbenarbeitsraum gepresst wird.This achieves the technical advantage, for example, that the supply of gas into the piston working space can be effectively controlled. The gas valve only releases the gas channel in the low-pressure phase when the compressor piston moves downwards in the piston working space and gas can thus be effectively sucked in through the gas channel. In this case, the gas is fed to the piston working chamber together with the liquid conveyed through the liquid channel during the low-pressure phase. The gas valve can thus prevent the gas from being forced out of the piston working space through the gas channel during the compression process.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Kompressors ist an dem Flüssigkeitskanal ein Flüssigkeitsventil angeordnet, wobei das Flüssigkeitsventil ausgebildet ist, den Flüssigkeitskanal während des Verdichtens des Gases in dem Kolbenarbeitsraum fluidtechnisch zu sperren, und wobei das Flüssigkeitsventil ausgebildet ist, den Flüssigkeitskanal während einer Niederdruckphase in dem Kolbenarbeitsraum fluidtechnisch freizugeben, um Flüssigkeit dem Kolbenarbeitsraum zuzuführen.In an advantageous embodiment of the compressor, a liquid valve is arranged on the liquid channel, the liquid valve being designed to fluidically block the liquid channel during the compression of the gas in the piston working space, and the liquid valve being designed to fluidically block the liquid channel during a low-pressure phase in the piston working space release in order to supply fluid to the piston working space.

Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Zufuhr von Flüssigkeit in den Kolbenarbeitsraum vorteilhaft gesteuert werden kann. Hierbei gibt das Flüssigkeitsventil den Flüssigkeitskanal nur in der Niederdruckphase frei, wenn sich der Kompressorkolben in dem Kolbenarbeitsraum nach unten bewegt und somit Flüssigkeit durch den Flüssigkeitskanal angesaugt werden kann. Hierbei wird die Flüssigkeit während der Niederdruckphase gleichzeitig mit durch den Gaskanal gefördertem Gas dem Kolbenarbeitsraum zugeführt. Somit kann durch das Flüssigkeitsventil verhindert werden, dass Flüssigkeit während des Verdichtungsvorganges durch den Flüssigkeitskanal aus dem Kolbenarbeitsraum gepresst wird.In this way, for example, the technical advantage is achieved that the supply of liquid into the piston working chamber can be advantageously controlled. In this case, the liquid valve only releases the liquid channel in the low-pressure phase when the compressor piston moves downwards in the piston working space and liquid can thus be sucked in through the liquid channel. In this case, the liquid is fed to the piston working chamber at the same time as the gas conveyed through the gas channel during the low-pressure phase. The liquid valve can thus prevent liquid from being pressed out of the piston working space through the liquid channel during the compression process.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Kompressors ist an dem Kompressor eine Flüssigkeitspumpe angeordnet, welche ausgebildet, die Flüssigkeit durch den Flüssigkeitskanal in den Kolbenarbeitsraum zu pumpen.In an advantageous embodiment of the compressor, a liquid pump is arranged on the compressor which is designed to pump the liquid through the liquid channel into the piston working space.

Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass durch die Flüssigkeitspumpe ein Strömungsdruck bereitgestellt werden kann, welcher ausreichend ist, um die Flüssigkeit durch den Flüssigkeitskanal in den Kolbenarbeitsraum zu pumpen.This achieves the technical advantage, for example, that the liquid pump can provide a flow pressure which is sufficient to pump the liquid through the liquid channel into the piston working space.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Kompressors ist an der Flüssigkeitspumpe ein Antrieb zum Antreiben der Flüssigkeitspumpe angeordnet, wobei der Antrieb ausgebildet ist, den Kompressorkolben und die Flüssigkeitspumpe gemeinsam anzutreiben.In an advantageous embodiment of the compressor, a drive for driving the liquid pump is arranged on the liquid pump, the drive being designed to drive the compressor piston and the liquid pump together.

Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass durch den Antrieb zum gemeinsamen Antreiben der Flüssigkeitspumpe und des Kompressorkolbens ein besonders energieeffizientes Antrieben der beiden Bauteile des Kompressors ermöglicht wird. Dadurch kann auf einen weiteren Antrieb zum Antreiben der Flüssigkeitspumpe oder des Kompressorkolbens verzichtet werden. Beispielsweise kann der Antrieb durch eine einzige Antriebswelle sowohl mit der Flüssigkeitspumpe als auch mit dem Kompressorkolben verbunden werden.This achieves the technical advantage, for example, that the drive for jointly driving the liquid pump and the compressor piston enables particularly energy-efficient driving of the two components of the compressor. As a result, a further drive for driving the liquid pump or the compressor piston can be dispensed with. For example, the drive can be connected to both the liquid pump and the compressor piston by a single drive shaft.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Kompressors weist der Kompressor eine erste Kompressorstufe und eine zweite Kompressorstufe auf, wobei die erste Kompressorstufe einen ersten Kolbenarbeitsraum aufweist, welcher durch die Kompressorinnenwandung begrenzt ist, wobei die Kompressorinnenwandung durch eine erste Kompressionsstirnseite abgeschlossen ist, wobei die erste Kompressorstufe zumindest einen Gaskanal aufweist, welcher durch die Kompressorinnenwandung zum ersten Kolbenarbeitsraum hin geführt und ausgebildet ist, dem ersten Kolbenarbeitsraum Gas zuzuführen, wobei der Kompressorkolben einen ersten Kolbenabschnitt aufweist, welcher in dem ersten Kolbenarbeitsraum bewegbar gelagert und ausgebildet ist, das dem ersten Kolbenarbeitsraum durch den Gaskanal zugeführte Gas mit einer ersten Kolbenstirnseite gegen die erste Kompressionsstirnseite zu verdichten, wobei die erste Kompressorstufe einen ersten Flüssigkeitskanal zum Führen einer Flüssigkeit aufweist, wobei der erste Flüssigkeitskanal durch die Kompressorinnenwandung zum ersten Kolbenarbeitsraum hin geführt und ausgebildet ist, die Flüssigkeit über die Kompressorinnenwandung zur ersten Kolbenstirnseite hin abzugeben, wobei die erste Kompressorstufe in der ersten Kompressionsstirnseite ein erstes Auslassventil zum Abführen des verdichteten Gases und der Flüssigkeit aus der ersten Kompressorstufe angeordnet ist, wobei das erste Auslassventil mit einer ersten Stufenzuführung fluidtechnisch verbunden ist, wobei die zweite Kompressorstufe einen zweiten Kolbenarbeitsraum aufweist, welcher durch die Kompressorinnenwandung begrenzt ist, wobei die Kompressorinnenwandung durch eine zweite Kompressionsstirnseite abgeschlossen ist, wobei die zweite Kompressorstufe mit einer zweiten Stufenzuführung fluidtechnisch verbunden ist, wobei die zweite Stufenzuführung durch die Kompressorinnenwandung zum zweiten Kolbenarbeitsraum hin geführt und ausgebildet ist, dem zweiten Kolbenarbeitsraum Gas und Flüssigkeit zuzuführen, wobei der Kompressorkolben einen zweiten Kolbenabschnitt aufweist, welcher in dem zweiten Kolbenarbeitsraum bewegbar gelagert und ausgebildet ist, das dem zweiten Kolbenarbeitsraum durch die zweite Stufenzuführung zugeführte Gas mit einer zweiten Kolbenstirnseite gegen die zweite Kompressionsstirnseite zu verdichten, wobei die zweite Kompressorstufe in der zweiten Kompressionsstirnseite ein zweites Auslassventil zum Abführen des verdichteten Gases und der Flüssigkeit aus der zweiten Kompressorstufe angeordnet ist.In an advantageous embodiment of the compressor, the compressor has a first compressor stage and a second compressor stage, the first compressor stage having a first piston working chamber which is delimited by the compressor inner wall, the compressor inner wall being closed by a first compression face, the first compressor stage at least one Has gas channel which is guided through the compressor inner wall to the first piston working chamber and is designed to supply gas to the first piston working chamber, the compressor piston having a first piston section which is movably supported and designed in the first piston working chamber, the gas supplied to the first piston working chamber through the gas channel to compress with a first piston face against the first compression face, the first compressor stage having a first liquid channel for guiding a liquid, the first liquid Keitskanal is led through the compressor inner wall to the first piston working chamber and designed to discharge the liquid via the compressor inner wall to the first piston face, the first compressor stage in the first compression face, a first outlet valve for discharging the compressed gas and the liquid from the first compressor stage is arranged, wherein the first outlet valve is fluidically connected to a first stage supply, the second compressor stage having a second piston working space which is delimited by the compressor inner wall, the compressor inner wall being closed by a second compression face, the second compressor stage being fluidically connected to a second stage supply, wherein the second stage feed is guided through the inner wall of the compressor to the second piston working chamber and is designed to feed gas and liquid to the second piston working chamber, where in which the compressor piston has a second piston section which is movably mounted in the second piston working chamber and is designed to compress the gas supplied to the second piston working chamber through the second stage feed with a second piston face against the second compression face, the second Compressor stage in the second compression end face a second outlet valve is arranged for discharging the compressed gas and the liquid from the second compressor stage.

Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass durch den zweistufigen Kompressor ein besonders wirksames Verdichten von Gas, insbesondere Wasserstoffgas, ermöglicht wird. Somit kann durch die beiden Stufen des zweistufigen Kompressors ein höherer Druck des Gases erreicht werden, und die während des Kompressionsvorgangs entstehende Wärme kann besonders wirksam auf die Flüssigkeit übertragen werden, wodurch eine besonders vorteilhafte Erwärmung der Flüssigkeit stattfinden kann. Der zweistufige Kompressor kann mit einem weiteren zweistufigen Kompressor fluidtechnisch verbunden sein. Hierbei ist die erste Stufe des ersten zweistufigen Kompressors durch die erste Stufenzuführung mit einer Stufe des weiteren zweistufigen Kompressors fluidtechnisch verbunden, um verdichtetes Gas und erwärmte Flüssigkeit aus dem ersten zweistufigen Kompressor dem zweiten zweistufigen Kompressor zuzuführen. Eine andere Stufe des weiteren zweistufigen Kompressors ist hierbei durch die zweite Stufenzuführung mit der zweiten Stufe des ersten zweistufigen Kompressors verbunden, um verdichtetes Gas und erwärmte Flüssigkeit aus dem weiteren zweistufigen Kompressor der zweiten Stufe des ersten zweistufigen Kompressors zuzuführen. Somit kann bei einer zeitlich versetzten Steuerung des Kompressorkolbens des ersten zweistufigen Kompressors und des weiteren Kompressorkolbens des weiteren zweistufigen Kompressors das während einer Hochdruckphase in dem ersten zweistufigen Kompressor verdichtete Gas dem weiteren zweistufigen Kompressor während einer Niederdruckphase des weiteren zweistufigen Kompressors zugeführt werden, und das während einer Hochdruckphase in dem weiteren zweistufigen Kompressor verdichtete Gas dem ersten zweistufigen Kompressor während einer Niederdruckphase des ersten zweistufigen Kompressors zugeführt werden, um ein wirksames Verdichten von Gas sicherzustellen.This achieves the technical advantage, for example, that the two-stage compressor enables particularly effective compression of gas, in particular hydrogen gas. Thus, through the two stages of the two-stage compressor, a higher pressure of the gas can be achieved, and the heat generated during the compression process can be transferred particularly effectively to the liquid, whereby a particularly advantageous heating of the liquid can take place. The two-stage compressor can be fluidly connected to a further two-stage compressor. Here, the first stage of the first two-stage compressor is fluidically connected to a stage of the further two-stage compressor through the first stage supply in order to supply compressed gas and heated liquid from the first two-stage compressor to the second two-stage compressor. Another stage of the further two-stage compressor is connected through the second stage feed to the second stage of the first two-stage compressor in order to feed compressed gas and heated liquid from the further two-stage compressor to the second stage of the first two-stage compressor. Thus, with a time-shifted control of the compressor piston of the first two-stage compressor and the further compressor piston of the further two-stage compressor, the gas compressed during a high pressure phase in the first two-stage compressor can be supplied to the further two-stage compressor during a low-pressure phase of the further two-stage compressor, and that during a High-pressure phase in the further two-stage compressor, compressed gas can be supplied to the first two-stage compressor during a low-pressure phase of the first two-stage compressor in order to ensure an effective compression of gas.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Kompressors umfasst die Flüssigkeit einen flüssigen Wasserstoffträger (Liquid Organic Hydrogen Carrier - LOHC), wobei der flüssige Wasserstoffträger ausgebildet ist, Wasserstoff reversibel zu binden und freizusetzen, wobei das Gas Wasserstoff umfasst, und wobei der Kompressor ausgebildet ist, Wasserstoff zu verdichten, um verdichteten Wasserstoff zu erhalten.In an advantageous embodiment of the compressor, the liquid comprises a liquid organic hydrogen carrier (LOHC), the liquid hydrogen carrier being designed to reversibly bind and release hydrogen, the gas comprising hydrogen, and the compressor being designed to supply hydrogen compress to get compressed hydrogen.

Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass ein flüssiger Wasserstoffträger, an welchem Wasserstoff gebunden ist, besonders wirksam Wärme aufnehmen kann. Der erwärmte flüssige Wasserstoffträger kann während eines sich anschließenden Dehydrierungsvorganges den gebundenen Wasserstoff wirksam freisetzen ohne dass dabei dem flüssigen Wasserstoffträger eine zusätzliche Wärmemenge zugeführt werden muss. Der flüssige Wasserstoffträger, insbesondere der flüssige organische Wasserstoffträger (LOHC), stellt zum einen ein wirksames Wärmeübertragungsmedium und stellt zum anderen ein Reservoir an Wasserstoff bereit, welcher an den flüssigen Wasserstoffträger gebunden ist, und im Rahmen des Dehydrierungsvorganges wirksam freigesetzt werden kann.This has the technical advantage, for example, that a liquid hydrogen carrier to which hydrogen is bound can absorb heat particularly effectively. The heated liquid hydrogen carrier can effectively release the bound hydrogen during a subsequent dehydrogenation process without an additional amount of heat having to be supplied to the liquid hydrogen carrier. The liquid hydrogen carrier, in particular the liquid organic hydrogen carrier (LOHC), on the one hand provides an effective heat transfer medium and on the other hand provides a reservoir of hydrogen which is bound to the liquid hydrogen carrier and can be effectively released during the dehydration process.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Kompressors umfasst der flüssige Wasserstoffträger eine Kohlenwasserstoff-Verbindung mit einem ausgedehnten π-konjugierten System, wobei die Kohlenwasserstoff-Verbindung mit dem ausgedehnten π-konjugierten System insbesondere ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend aromatische Kohlenwasserstoffe, polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe, polycyclische heteroaromatische Kohlenwasserstoffe, π-konjugierte organische Polymere oder eine Kombination davon, und insbesondere ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend N-Ethylcarbazol, Dibenzyltoluol, Benzyltoluol oder Mischungen davon.In an advantageous embodiment of the compressor, the liquid hydrogen carrier comprises a hydrocarbon compound with an extended π-conjugated system, the hydrocarbon compound with the extended π-conjugated system being selected in particular from a group comprising aromatic hydrocarbons, polycyclic aromatic hydrocarbons, polycyclic heteroaromatic Hydrocarbons, π-conjugated organic polymers or a combination thereof, and in particular is selected from the group comprising N-ethylcarbazole, dibenzyltoluene, benzyltoluene or mixtures thereof.

Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass durch die genannten Verbindungen besonders effiziente flüssige Wasserstoffträger bereitgestellt werden. Bei ungesättigten Kohlenwasserstoff-Verbindungen mit ausgedehnten π-konjugierten Systemen steht eine Vielzahl von ungesättigten Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen zur Verfügung, die mit Wasserstoffmolekülen unter Bildung von gesättigten Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen reagieren können, wodurch Wasserstoff gespeichert werden kann. Durch das hohe Verhältnis von gespeicherten Wasserstoffmolekülen pro Kohlenwasserstoffverbindung kann eine wirksame Wasserstoffspeicherung in einem begrenzten Volumen von Flüssigkeit ermöglicht werden. Zudem weisen die genannten Verbindungen eine vorteilhafte Wärmekapazität auf, wodurch große Wärmemengen wirksam gespeichert und wieder abgegeben werden können.As a result, for example, the technical advantage is achieved that particularly efficient liquid hydrogen carriers are provided by the compounds mentioned. In the case of unsaturated hydrocarbon compounds with extensive π-conjugated systems, a large number of unsaturated carbon-carbon double bonds are available, which can react with hydrogen molecules to form saturated carbon-carbon double bonds, whereby hydrogen can be stored. The high ratio of stored hydrogen molecules per hydrocarbon compound enables effective hydrogen storage in a limited volume of liquid. In addition, the compounds mentioned have an advantageous heat capacity, as a result of which large amounts of heat can be effectively stored and released again.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Dehydrierungssystem zum Dehydrieren eines flüssigen Wasserstoffträgers (LOHC) gelöst, mit dem Kompressor nach den vorangehenden Ausführungsformen, wobei dem Kompressor über den Gaskanal gasförmiger Wasserstoff zuführbar ist, wobei dem Kompressor über den Flüssigkeitskanal flüssiger Wasserstoffträger zuführbar ist, und wobei der Kompressor ausgebildet ist, den gasförmigen Wasserstoff zu verdichten, um verdichteten Wasserstoff zu erhalten, einer Gasreinigungseinrichtung, welche mit dem Kompressor fluidtechnisch verbunden und ausgebildet ist, den verdichteten Wasserstoff von dem flüssigen Wasserstoffträger zu trennen, und einer Dehydriereinrichtung, welche mit der Gasreinigungseinrichtung fluidtechnisch verbunden und ausgebildet ist, Wasserstoff aus dem flüssigen Wasserstoffträger freizusetzen, wobei die Dehydriereinrichtung durch den Gaskanal mit dem Kompressor fluidtechnisch verbunden ist, um den freigesetzten Wasserstoff dem Kompressor erneut zuzuführen.According to a second aspect of the invention, the object is achieved by a dehydrogenation system for dehydrating a liquid hydrogen carrier (LOHC), with the compressor according to the preceding embodiments, wherein the compressor can be supplied with gaseous hydrogen via the gas channel, wherein the compressor can be supplied with liquid hydrogen carrier via the liquid channel is, and wherein the compressor is designed to compress the gaseous hydrogen in order to obtain compressed hydrogen, a gas cleaning device which is fluidly connected to the compressor and designed, the compressed To separate hydrogen from the liquid hydrogen carrier, and a dehydrogenation device which is fluidly connected to the gas cleaning device and is designed to release hydrogen from the liquid hydrogen carrier, the dehydrogenation device being fluidically connected through the gas channel to the compressor in order to supply the released hydrogen to the compressor again .

Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass das Dehydrierungssystem eine wirksame Dehydrierung des flüssigen Wasserstoffträgers zum Freisetzen von gasförmigem Wasserstoff in der Dehydriereinrichtung und ein wirksames Verdichten von gasförmigem Wasserstoff in dem Kompressor mit einem geringen Energieaufwand ermöglicht. Die während des Verdichtungsvorganges von Wasserstoff in dem Kompressor entstehende Wärme wird von dem flüssigen Wasserstoffträger aufgenommen. Anschließend werden der verdichtete Wasserstoff und der erwärmte flüssige Wasserstoffträger aus dem Kolbenarbeitsraum ausgeleitet und der Gasreinigungseinrichtung zugeführt. In der Gasreinigungseinrichtung wird der verdichtete gasförmige Wasserstoff von dem flüssigen Wasserstoffträger getrennt. Der verdichtete gasförmige Wasserstoff kann anschließend von der Gasreinigungseinrichtung abgeführt werden und zur weiteren Verwendung gespeichert werden. Der von dem verdichteten gasförmigen Wasserstoff getrennte und erwärmte flüssige Wasserstoffträger kann anschließend der Dehydriereinrichtung zugeführt werden, um gasförmigen Wasserstoff aus dem flüssigen Wasserstoffträger freizusetzen. Durch die vorgeschaltete Erwärmung des flüssigen Wasserstoffträgers in dem Kompressor kann die Dehydrierung des flüssigen Wasserstoffträgers in der Dehydriereinrichtung ohne zusätzlichen Energieaufwand stattfinden. Anschließend kann die dehydrierte energiearme Form des flüssigen Wasserstoffträgers von dem freigesetzten gasförmigen Wasserstoff getrennt werden, und der freigesetzte gasförmige Wasserstoff kann dem Kompressor in einem Kreislauf erneut zugeführt werden. Der freigesetzte gasförmige Wasserstoff kann durch den Kompressor erneut verdichtet werden, und dem Kreislauf erneut zugeführt werden.This achieves the technical advantage, for example, that the dehydrogenation system enables effective dehydrogenation of the liquid hydrogen carrier to release gaseous hydrogen in the dehydrogenation device and effective compression of gaseous hydrogen in the compressor with little energy consumption. The heat generated during the compression process of hydrogen in the compressor is absorbed by the liquid hydrogen carrier. The compressed hydrogen and the heated liquid hydrogen carrier are then discharged from the piston working space and fed to the gas cleaning device. In the gas cleaning device, the compressed gaseous hydrogen is separated from the liquid hydrogen carrier. The compressed gaseous hydrogen can then be discharged from the gas cleaning device and stored for further use. The liquid hydrogen carrier separated from the compressed gaseous hydrogen and heated can then be fed to the dehydrogenation device in order to release gaseous hydrogen from the liquid hydrogen carrier. As a result of the upstream heating of the liquid hydrogen carrier in the compressor, the dehydrogenation of the liquid hydrogen carrier can take place in the dehydrogenation device without additional expenditure of energy. The dehydrated, low-energy form of the liquid hydrogen carrier can then be separated from the released gaseous hydrogen, and the released gaseous hydrogen can be fed back to the compressor in a cycle. The released gaseous hydrogen can be compressed again by the compressor and fed back into the circuit.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Dehydrierungssystems ist der Flüssigkeitskanal mit einem Flüssigkeitsspeicher zum Speichern einer energiereichen, hydrierten Form des flüssigen Wasserstoffträgers fluidtechnisch verbunden.In an advantageous embodiment of the dehydration system, the liquid channel is fluidically connected to a liquid reservoir for storing an energy-rich, hydrated form of the liquid hydrogen carrier.

Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass in dem Flüssigkeitsspeicher eine energiereiche hydrierte Form des flüssigen Wasserstoffträgers, welcher gebundenen Wasserstoff aufweist, gespeichert werden kann, und durch den Flüssigkeitskanal dem Kolbenarbeitsraum des Kompressors zugeführt werden kann.This achieves the technical advantage, for example, that an energy-rich, hydrated form of the liquid hydrogen carrier, which has bound hydrogen, can be stored in the liquid reservoir and can be fed to the piston working space of the compressor through the liquid channel.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Dehydrierungssystems ist die Dehydriereinrichtung mit einem weiteren Flüssigkeitsspeicher fluidtechnisch verbunden, wobei der weitere Flüssigkeitsspeicher ausgebildet ist, eine dehydrierte energiearme Form des flüssigen Wasserstoffträgers nach dem Freisetzen des gasförmigen Wasserstoffs zu speichern.In an advantageous embodiment of the dehydration system, the dehydration device is fluidly connected to a further liquid storage device, the further liquid storage device being designed to store a dehydrated, low-energy form of the liquid hydrogen carrier after the gaseous hydrogen has been released.

Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass der flüssige Wasserstoffträger nach dem Freisetzen des gasförmigen Wasserstoffs wirksam in dem weiteren Flüssigkeitsspeicher gespeichert werden kann. Nach dem Freisetzen des gasförmigen Wasserstoffes weist der in dem Flüssigkeitsspeicher gespeicherte flüssige Wasserstoffträger eine energiearme Form auf, in welcher der flüssige Wassersträger eine gegenüber der energiereichen Form des flüssigen Wasserstoffträgers reduzierte Menge von gebundenem Wasserstoff aufweist. Die energiearme Form des flüssigen Wasserstoffträgers kann anschließend aus dem weiteren Flüssigkeitsspeicher entfernt werden und während eines Hydrierungsvorgang erneut mit gasförmigem Wasserstoff beladen werden.This achieves the technical advantage, for example, that the liquid hydrogen carrier can be effectively stored in the further liquid storage device after the gaseous hydrogen has been released. After the gaseous hydrogen has been released, the liquid hydrogen carrier stored in the liquid reservoir has a low-energy form in which the liquid hydrogen carrier has a reduced amount of bound hydrogen compared to the high-energy form of the liquid hydrogen carrier. The low-energy form of the liquid hydrogen carrier can then be removed from the further liquid reservoir and recharged with gaseous hydrogen during a hydrogenation process.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Dehydrierungssystems ist die Gasreinigungseinrichtung mit einem Wasserstoff-Druckbehälter fluidtechnisch verbunden, wobei der Wasserstoff-Druckbehälter ausgebildet ist, den verdichteten Wasserstoff nach der Trennung von dem flüssigen Wasserstoffträger zu speichern.In an advantageous embodiment of the dehydrogenation system, the gas cleaning device is fluidically connected to a hydrogen pressure vessel, the hydrogen pressure vessel being designed to store the compressed hydrogen after separation from the liquid hydrogen carrier.

Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass der Wasserstoff-Druckbehälter eine wirksame Speicherung des verdichteten gasförmigen Wasserstoffs ermöglicht und sicherstellt, dass der Wasserstoff aus dem Wasserstoff-Druckbehälter bei Bedarf einem Element zur Verfügung gestellt werden kann, welches den gasförmigen Wasserstoff verbraucht.This achieves the technical advantage, for example, that the hydrogen pressure vessel enables the compressed gaseous hydrogen to be effectively stored and ensures that the hydrogen from the hydrogen pressure vessel can, if required, be made available to an element which consumes the gaseous hydrogen.

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Hydrierungssystem zum Hydrieren eines flüssigen Wasserstoffträgers (LOHC) gelöst mit dem Kompressor nach den vorangehenden Ausführungsformen, wobei dem Kompressor über den Gaskanal gasförmiger Wasserstoff zuführbar ist, wobei dem Kompressor über den Flüssigkeitskanal flüssiger Wasserstoffträger zuführbar ist, wobei der Kompressor ausgebildet ist, den gasförmigen Wasserstoff zu verdichten, um verdichteten Wasserstoff zu erhalten, wobei der Kompressor einen Katalysator aufweist, welcher an der Kompressorinnenwandung und/oder an der Kolbenstirnseite angeordnet und ausgebildet ist, die chemische Bindung von Wasserstoff an den flüssigen Wasserstoffträger zu katalysieren.According to a third aspect of the invention, the object is achieved by a hydrogenation system for hydrogenating a liquid hydrogen carrier (LOHC) with the compressor according to the preceding embodiments, wherein the compressor can be supplied with gaseous hydrogen via the gas channel, wherein the compressor can be supplied with liquid hydrogen carrier via the liquid channel , wherein the compressor is designed to compress the gaseous hydrogen in order to obtain compressed hydrogen, wherein the compressor has a catalyst which is arranged and designed on the compressor inner wall and / or on the piston face, the chemical bond of hydrogen to the liquid hydrogen carrier to catalyze.

Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass das Hydrierungssystem eine wirksame Hydrierung einer dehydrierten energiearmen Form des flüssigen Wasserstoffträgers mit gasförmigem Wasserstoff in dem Kompressor ermöglicht, wodurch eine hydrierte energiereiche Form des flüssigen Wasserstoffträgers erhalten wird. Hierbei ist der Katalysator an der Kompressorinnenwandung und/oder an der Kolbenstirnseite des Kompressorkolbens angeordnet und kann sowohl mit dem gasförmigen Wasserstoff, als auch mit dem flüssigen Wasserstoffträger wirksam in Kontakt kommen, wodurch die chemische Bindung von Wasserstoff an den flüssigen Wasserstoffträger wirksam katalysiert werden kann. Die während des Verdichtungsvorganges von Wasserstoff und der Hydrierungsreaktion in dem Kompressor entstehende Wärme wird von dem flüssigen Wasserstoffträger aufgenommen. Anschließend wird die erwärmte hydrierte und energiereiche Form des flüssigen Wasserstoffträgers aus dem Kolbenarbeitsraum ausgeleitet und kann gespeichert werden.This achieves the technical advantage, for example, that the hydrogenation system enables an effective hydrogenation of a dehydrated, low-energy form of the liquid hydrogen carrier with gaseous hydrogen in the compressor, whereby a hydrogenated high-energy form of the liquid hydrogen carrier is obtained. Here, the catalyst is arranged on the inner wall of the compressor and / or on the piston face of the compressor piston and can come into effective contact with both the gaseous hydrogen and the liquid hydrogen carrier, whereby the chemical bond of hydrogen to the liquid hydrogen carrier can be effectively catalyzed. The heat generated during the compression process of hydrogen and the hydrogenation reaction in the compressor is absorbed by the liquid hydrogen carrier. The heated, hydrated and high-energy form of the liquid hydrogen carrier is then discharged from the piston working space and can be stored.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Kompressor mit einem Flüssigkeitsspeicher zum Speichern des flüssigen Wasserstoffträgers in einer hydrierten energiereichen Form fluidtechnisch verbunden.In an advantageous embodiment, the compressor is fluidly connected to a liquid reservoir for storing the liquid hydrogen carrier in a hydrated, high-energy form.

Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die energiereiche hydrierte Form des flüssigen Wasserstoffträgers aus dem Kompressor dem Flüssigkeitsspeicher zugeführt werden kann, um eine wirksame Speicherung des flüssigen Wasserstoffträgers mit chemisch gebundenem Wasserstoff sicherzustellen.This achieves the technical advantage, for example, that the high-energy, hydrogenated form of the liquid hydrogen carrier can be fed from the compressor to the liquid storage device in order to ensure effective storage of the liquid hydrogen carrier with chemically bound hydrogen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Flüssigkeitskanal mit einem weiteren Flüssigkeitsspeicher fluidtechnisch verbunden, wobei der weitere Flüssigkeitsspeicher ausgebildet ist, den flüssigen Wasserstoffträger in einer dehydrierten energiearmen Form zu speichern.In an advantageous embodiment, the liquid channel is fluidically connected to a further liquid reservoir, the further liquid reservoir being designed to store the liquid hydrogen carrier in a dehydrated, low-energy form.

Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die energiearme dehydrierte Form des flüssigen Wasserstoffträgers aus dem weiteren Flüssigkeitsspeicher dem Kompressor insbesondere in einem optimalen Verhältnis zum gasförmigen Wasserstoff zugeführt werden kann, um eine wirksame chemische Bindung des gasförmigen Wasserstoffs an den flüssigen Wasserstoffträger in dem Kolbenarbeitsraum zu ermöglichen.This achieves the technical advantage, for example, that the low-energy, dehydrated form of the liquid hydrogen carrier from the additional liquid storage device can be fed to the compressor, in particular in an optimal ratio to the gaseous hydrogen, in order to ensure an effective chemical bond between the gaseous hydrogen and the liquid hydrogen carrier in the piston working space enable.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Katalysator Katalysatorpartikel und/oder einen Katalysatorschaum, und umfasst insbesondere einen Übergangsmetallkatalysator.In a further advantageous embodiment, the catalyst comprises catalyst particles and / or a catalyst foam, and in particular comprises a transition metal catalyst.

Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass durch die Katalysatorpartikel und/oder durch den Katalysatorschaum eine besonders wirksame Hydrierung des flüssigen Wasserstoffträgers mit gasförmigem Wasserstoff katalysiert wird.This achieves the technical advantage, for example, that the catalyst particles and / or the catalyst foam catalyze a particularly effective hydrogenation of the liquid hydrogen carrier with gaseous hydrogen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Kompressorinnenwandung als eine Doppelwandung ausgebildet, wobei die Doppelwandung einen Fluidkanal zur Kühlung der Kompressorinnenwandung aufweist.In a further advantageous embodiment, the inner wall of the compressor is designed as a double wall, the double wall having a fluid channel for cooling the inner wall of the compressor.

Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass durch den in der Doppelwandung aufgenommenen Fluidkanal, Fluid durch den Fluidkanal gepumpt werden kann, wobei das Fluid, insbesondere eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, bei der chemischen Bindung von Wasserstoff an den flüssigen Wasserstoffträger entstehende Wärme wirksam aufnehmen und abführen kann.This achieves the technical advantage, for example, that fluid can be pumped through the fluid channel through the fluid channel accommodated in the double wall, with the fluid, in particular a liquid, in particular water, effectively absorbing heat generated when hydrogen is chemically bonded to the liquid hydrogen carrier and can lead away.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der Kompressorkolben eine Kolbenarbeitsraumkühlung auf, welche ausgebildet ist, den Kompressorkolben und den Kolbenarbeitsraum zu kühlen.In a further advantageous embodiment, the compressor piston has a piston working chamber cooling system which is designed to cool the compressor piston and the piston working chamber.

Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass durch die Kolbenarbeitsraumkühlung der Kompressorkolben vorteilhaft gekühlt werden kann, wodurch ebenfalls der Kolbenarbeitsraum wirksam gekühlt wird.In this way, for example, the technical advantage is achieved that the compressor piston can be advantageously cooled by the piston working chamber cooling, whereby the piston working chamber is also effectively cooled.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.Embodiments of the invention are shown in the drawings and are described in more detail below.

Es zeigen:

  • 1 Dehydrierungssystem zum Dehydrieren eines flüssigen Wasserstoffträgers (LOHC);
  • 2 Kompressor zum Verdichten von Wasserstoffgas gemäß einer Ausführungsform;
  • 3 Zwei zweistufige Kompressoren zum Verdichten von Wasserstoffgas;
  • 4 Einen mehrstufigen Kompressor zum Verdichten von Wasserstoffgas; und
  • 5 Hydrierungssystem zum Hydrieren eines flüssigen Wasserstoffträgers (LOHC).
Show it:
  • 1 Dehydration system for dehydrating a liquid hydrogen carrier (LOHC);
  • 2 Compressor for compressing hydrogen gas according to an embodiment;
  • 3 Two two-stage compressors for compressing hydrogen gas;
  • 4th A multi-stage compressor for compressing hydrogen gas; and
  • 5 Hydrogenation system for hydrogenating a liquid hydrogen carrier (LOHC).

1 zeigt ein Dehydrierungssystem zum Dehydrieren eines flüssigen Wasserstoffträgers (LOHC - Liquid Organic Hydrogen Carrier). Der flüssige Wasserstoffträger umfasst organische Kohlenwasserstoff-Verbindungen, welche insbesondere ein ausgedehntes π-konjugiertes System aufweisen. Beispielsweise kann der flüssige Wasserstoffträger aromatische Kohlenwasserstoffe, polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe, polycyclische heteroaromatische Kohlenwasserstoffe, π-konjugierte organische Polymere oder eine Kombination davon umfassen und insbesondere aus der Gruppe umfassend N-Ethylcarbazol, Dibenzyltoluol, Benzyltoluol oder Mischungen davon, ausgewählt werden. 1 shows a dehydration system for dehydrating a liquid hydrogen carrier (LOHC - Liquid Organic Hydrogen Carrier). The liquid hydrogen carrier comprises organic hydrocarbon compounds, which in particular have an extensive π-conjugated system. For example, the liquid hydrogen carrier can be aromatic hydrocarbons, polycyclic aromatic hydrocarbons, polycyclic heteroaromatic hydrocarbons, π-conjugated organic polymers, or a combination thereof and in particular are selected from the group comprising N-ethylcarbazole, dibenzyltoluene, benzyltoluene or mixtures thereof.

Eine dehydrierte energiearme Form des flüssigen Wasserstoffträgers wird mittels katalysierter Hydrierung durch Wasserstoff reversibel in eine hydrierte energiereiche Form des flüssigen Wasserstoffträgers umgewandelt. In einer beispielsweise unterschiedlich katalysierten Rückreaktion durch Temperaturerhöhung und/oder Reduzierung des Wasserstoffdruckes wird Wasserstoff wieder aus der hydrierten energiereichen Form des flüssigen Wasserstoffträgers unter Bildung der dehydrierten energiearmen Form des flüssigen Wasserstoffträgers zurückgewonnen. Die Reaktion ist reversibel, so dass der flüssige Wasserstoffträger von einem energiearmen zu einem energiereichen Ort in einem Kreislauf geführt werden kann, ohne sich selbst zu verbrauchen. Der flüssige Wasserstoffträger ist Transporteur für Energie in Form von Wasserstoff.A dehydrated low-energy form of the liquid hydrogen carrier is reversibly converted into a hydrogenated high-energy form of the liquid hydrogen carrier by means of catalyzed hydrogenation by hydrogen. In a, for example, differently catalyzed reverse reaction by increasing the temperature and / or reducing the hydrogen pressure, hydrogen is recovered from the hydrogenated, high-energy form of the liquid hydrogen carrier to form the dehydrated low-energy form of the liquid hydrogen carrier. The reaction is reversible, so that the liquid hydrogen carrier can be circulated from a low-energy to a high-energy location without consuming itself. The liquid hydrogen carrier is a carrier for energy in the form of hydrogen.

Besonders vorteilhaft einsetzbare flüssige Wasserstoffträger erlauben eine reversible Wandlung zum Binden oder Freigeben von Wasserstoff unter technisch relevanten Bedingungen, wie beispielsweise bei Drücken und Temperaturen, die technisch einfach darstellbar sind. Die Wasserstoffspeicherung in flüssigen Wasserstoffträgern weist den Vorteil auf, dass die flüssigen Wasserstoffträger unter den verwendeten Prozessbedingungen flüssig sind, drucklos in der Lagerung sind, und in ihren physikochemischen Eigenschaften hohe Ähnlichkeit zu herkömmlichen flüssigen Kraftstoffen aufweisen. Daher können Pumpen zum Transport und Behälter zur Lagerung aus dem Bereich der Kraftstoff- und Brennstofftechnik verwendet werden. Die Wasserstoffspeicherung in chemisch gebundener Form in einer organischen Flüssigkeit erlaubt eine drucklose Lagerung bei Normalbedingungen über große Zeiträume ohne signifikanten Wasserstoffverlust.Liquid hydrogen carriers that can be used particularly advantageously allow a reversible conversion for binding or releasing hydrogen under technically relevant conditions, such as, for example, at pressures and temperatures that can be represented in a technically simple manner. Hydrogen storage in liquid hydrogen carriers has the advantage that the liquid hydrogen carriers are liquid under the process conditions used, are unpressurized in storage, and their physicochemical properties are very similar to conventional liquid fuels. Therefore pumps can be used for transport and containers for storage in the field of fuel and fuel technology. The hydrogen storage in chemically bound form in an organic liquid allows a pressureless storage under normal conditions over long periods of time without significant loss of hydrogen.

Wenn Wasserstoff aus dem flüssigen Wasserstoffträger freigesetzt wird, wird der freigesetzte Wasserstoff für kurze Nutzungszyklen, z.B. zur Verwendung in mit Wasserstoff-betriebenen Kraftfahrzeugen, in Druckbehältern in einem gasförmigem Aggregatszustand gespeichert. Hierbei wird der aus dem flüssigen Wasserstoffträger durch Dehydrierung gewonnene Wasserstoff zur Speicherung in einem Wasserstoff-Druckbehälter komprimiert, insbesondere auf einen Druck von bis zu 800 bar komprimiert.When hydrogen is released from the liquid hydrogen carrier, the released hydrogen is stored in a gaseous state in pressure vessels for short usage cycles, e.g. for use in hydrogen-powered vehicles. Here, the hydrogen obtained from the liquid hydrogen carrier by dehydrogenation is compressed for storage in a hydrogen pressure vessel, in particular compressed to a pressure of up to 800 bar.

Ein Dehydrierungssystem 100 zur Dehydrieren eines flüssigen Wasserstoffträgers (LOHC) weist einen Kompressor 101 zum Verdichten von Wasserstoff auf. Der Kompressor 101 weist hierzu einen Kompressorkolben 103 auf, welcher in einem Kolbenarbeitsraum 105 des Kompressors 101 bewegbar gelagert ist. Wenn dem Kolbenarbeitsraum 105 durch einen in 1 nicht dargestellten Gaskanal 107 gasförmiger Wasserstoff zugeführt wird, bewegt sich der Kompressorkolben 103 in dem Kolbenarbeitsraum 105, um den gasförmigen Wasserstoff mit einer Kolbenstirnseite 109 des Kompressorkolbens 103 gegen eine Kompressionsstirnseite 111 des Kompressors 101 zu verdichten.A dehydration system 100 to dehydrate a liquid hydrogen carrier (LOHC) has a compressor 101 for compressing hydrogen. The compressor 101 has a compressor piston for this purpose 103 on, which is in a piston working space 105 of the compressor 101 is movably mounted. When the piston working space 105 through an in 1 not shown gas duct 107 gaseous hydrogen is supplied, the compressor piston moves 103 in the piston working space 105 to the gaseous hydrogen with a piston face 109 of the compressor piston 103 against a compression face 111 of the compressor 101 to condense.

Das Dehydrierungssystem 100 weist ferner einen Flüssigkeitsspeicher 113 zum Speichern einer hydrierten energiereichen Form des flüssigen Wasserstoffträgers auf, wobei in der hydrierten energiereichen Form des flüssigen Wasserstoffträgers Wasserstoff an den flüssigen Wasserstoffträger gebunden ist. Der Flüssigkeitsspeicher 113 ist mit dem Kolbenarbeitsraum 105 durch einen Flüssigkeitskanal 115 fluidtechnisch verbunden, um den flüssigen Wasserstoffträger dem Kolbenrinnenraum 105 zuzuführen.The dehydration system 100 also has a liquid reservoir 113 for storing a hydrogenated, high-energy form of the liquid hydrogen carrier, with hydrogen being bound to the liquid hydrogen carrier in the hydrogenated high-energy form of the liquid hydrogen carrier. The liquid storage 113 is with the piston working space 105 through a fluid channel 115 fluidly connected to the liquid hydrogen carrier to the piston groove 105 to feed.

Während des Verdichtens des gasförmigen Wasserstoffs durch den Kompressor 101 wird Wärme in dem Kolbenarbeitsraum 105 freigesetzt. Die freigesetzte Wärme wird in dem Kolbenarbeitsraum 105 auf den flüssigen Wasserstoffträger übertragen, wodurch der flüssige Wasserstoffträger erwärmt wird.During the compression of the gaseous hydrogen by the compressor 101 becomes heat in the piston working space 105 released. The heat released is in the piston working space 105 transferred to the liquid hydrogen carrier, whereby the liquid hydrogen carrier is heated.

Nach dem Verdichten des gasförmigen Wasserstoffs wird der verdichtete gasförmige Wasserstoff und der dabei erwärmte flüssige Wasserstoffträger durch eine Kompressorableitung 117 zu einer Gasreinigungseinrichtung 119 geleitet. Die Gasreinigungseinrichtung 119 ist ausgebildet, den verdichteten gasförmigen Wasserstoff von der hydrierten energiereichen Form des flüssigen Wasserstoffträgers zu trennen. Der verdichtete gasförmige Wasserstoff wird von der Gasreinigungseinrichtung 115 durch eine Wasserstoffspeicherleitung 121 zu einem Wasserstoff-Druckbehälter 123 geleitet, in welchem der verdichtete gasförmige Wasserstoff bis zur weiteren Verwendung gespeichert werden kann.After the compression of the gaseous hydrogen, the compressed gaseous hydrogen and the heated liquid hydrogen carrier through a compressor line 117 to a gas cleaning device 119 directed. The gas cleaning device 119 is designed to separate the compressed gaseous hydrogen from the hydrogenated, high-energy form of the liquid hydrogen carrier. The compressed gaseous hydrogen is used by the gas cleaning device 115 through a hydrogen storage line 121 to a hydrogen pressure vessel 123 in which the compressed gaseous hydrogen can be stored until further use.

Die erwärmte hydrierte energiereiche Form des flüssigen Wasserstoffträgers wird von der Gasreinigungseinrichtung 119 durch eine Dehydrierleitung 125 zu einer Dehydriereinrichtung 127 geleitet. In der Dehydriereinrichtung 127 kann die erwärmte hydrierte energiereiche Form des flüssigen Wasserstoffträgers bei Normaldruck gasförmigen Wasserstoff freisetzen, wobei die hydrierte energiereiche Form des flüssigen Wasserstoffträgers dabei in eine dehydrierte energiearme Form des flüssigen Wasserstoffträgers überführt wird. In der dehydrierten energiearmen Form des flüssigen Wasserstoffträgers ist eine gegenüber der hydrierten energiereichen Form des flüssigen Wasserstoffträgers reduzierte Menge an Wasserstoff an dem flüssigen Wasserstoffträger gebunden. Durch die Erwärmung der hydrierten energiereichen Form des flüssigen Wasserstoffträger in dem Kompressor 101 kann die Freisetzung des gasförmigen Wasserstoffs aus der hydrierten energiereichen Form des flüssigen Wasserstoffträgers ohne weitere Energiezufuhr starten.The heated, hydrated, high-energy form of the liquid hydrogen carrier is removed from the gas cleaning device 119 through a dehydration line 125 to a dehydrator 127 directed. In the dehydrator 127 the heated hydrogenated high-energy form of the liquid hydrogen carrier can release gaseous hydrogen at normal pressure, the hydrogenated high-energy form of the liquid hydrogen carrier being converted into a dehydrated low-energy form of the liquid hydrogen carrier. In the dehydrated low-energy form of the liquid hydrogen carrier, a reduced amount of hydrogen is bound to the liquid hydrogen carrier compared to the hydrogenated high-energy form of the liquid hydrogen carrier. By heating the hydrated high energy form of the liquid hydrogen carrier in the compressor 101 can cause the release of the Start gaseous hydrogen from the hydrogenated, high-energy form of the liquid hydrogen carrier without any additional energy supply.

Die während des Dehydriervorgangs entstehende dehydrierte energiearme Form des flüssigen Wasserstoffträgers kann durch eine Wasserstoffträgerabfuhrleitung 129 in einen weiteren Flüssigkeitsspeicher 131 überführt werden. Hierbei kann die in dem weiteren Flüssigkeitsspeicher 131 gespeicherte dehydrierte energiearme Form des flüssigen Wasserstoffträgers in einem weiteren in 1 nicht dargestellten Schritt aus dem weiteren Flüssigkeitsspeicher 131 abgeführt und wieder erneut mit Wasserstoff beladen werden, und damit erneut in die hydrierte energiereiche Form des flüssigen Wasserstoffträgers überführt werden.The dehydrated, low-energy form of the liquid hydrogen carrier produced during the dehydrogenation process can be discharged through a hydrogen carrier discharge line 129 into another liquid reservoir 131 be convicted. Here, the in the further liquid storage 131 stored dehydrated low-energy form of the liquid hydrogen carrier in another in 1 step, not shown, from the further liquid reservoir 131 removed and reloaded with hydrogen, and thus again converted into the hydrogenated, high-energy form of the liquid hydrogen carrier.

Der in der Dehydriereinrichtung 127 bei Normaldruck freigesetzte gasförmige Wasserstoff kann durch den Gaskanal 107 nun erneut dem Kolbenarbeitsraum 105 des Kompressors 101 zugeführt werden, um den gasförmigen Wasserstoff durch den Kompressor 101 zu verdichten.The one in the dehydrator 127 Gaseous hydrogen released at normal pressure can pass through the gas duct 107 now the piston working space again 105 of the compressor 101 are supplied to the gaseous hydrogen by the compressor 101 to condense.

Somit ist in 1 einen Dehydrierungssystem zum Dehydrieren eines flüssigen Wasserstoffträgers dargestellt, in welchem der freigesetzte gasförmige Wasserstoff innerhalb eines Kreislaufs wieder erneut dem Kompressor 101 zugeführt werden kann, um durch den Kompressor 101 verdichtet zu werden. Die während des Verdichtens des Wasserstoffs entstehende Wärme kann wiederum auf den flüssigen Wasserstoffträger übertragen werden, wodurch der der Dehydriereinrichtung 127 zugeführte erwärmte flüssige Wasserstoffträger in der Dehydriereinrichtung 127 besonders wirksam gasförmigen Wasserstoff freisetzen kann.Thus, in 1 a dehydrogenation system for dehydrogenating a liquid hydrogen carrier, in which the released gaseous hydrogen is returned to the compressor within a cycle 101 can be fed to by the compressor 101 to be condensed. The heat generated during the compression of the hydrogen can in turn be transferred to the liquid hydrogen carrier, whereby that of the dehydrogenation device 127 supplied heated liquid hydrogen carrier in the dehydration device 127 can release gaseous hydrogen particularly effectively.

2 zeigt einen Kompressor zum Verdichten von Wasserstoffgas gemäß einer Ausführungsform. Der Kompressor 101 weist einen Kolbenarbeitsraum 105 auf, welcher durch eine Kompressorinnenwandung 133 begrenzt ist. Die Kompressorinnenwandung 133 grenzt den Kolbenarbeitsraum 105 insbesondere gegenüber einem Außenbereich 135 des Kompressors 101 ab. Hierbei ist die Kompressorinnenwandung 133 durch eine Kompressionsstirnseite 111 abgeschlossen. In dem Kolbenarbeitsraum 105 ist ein Kompressorkolben 103 bewegbar gelagert angeordnet. Durch die Kompressorinnenwandung 133 ist ein Gaskanal 107 zum Kolbenarbeitsraum 105 hin geführt, welcher ausgebildet ist, dem Kolbenarbeitsraum 105 ein Wasserstoffgas zuzuführen. Hierbei ist der Gaskanal 107 insbesondere durch die Kompressionsstirnseite 111 zum Kolbenarbeitsraum 105 geführt, um den gasförmigen Wasserstoff von oben in den Kolbenarbeitsraum 105 zu fördern. 2 FIG. 10 shows a compressor for compressing hydrogen gas according to an embodiment. The compressor 101 has a piston working space 105 on, which by a compressor inner wall 133 is limited. The inner wall of the compressor 133 delimits the piston working space 105 especially in relation to an outside area 135 of the compressor 101 from. Here is the inner wall of the compressor 133 through a compression face 111 completed. In the piston working space 105 is a compressor piston 103 arranged movably mounted. Through the inner wall of the compressor 133 is a gas duct 107 to the piston working space 105 out, which is formed, the piston working space 105 to supply a hydrogen gas. Here is the gas duct 107 especially due to the compression face 111 to the piston working space 105 led to the gaseous hydrogen from above into the piston working space 105 to promote.

Nachdem Wasserstoff dem Kolbenarbeitsraum 105 zugeführt wurde, bewegt sich der Kompressorkolben 103 in dem Kolbenarbeitsraum 105 nach oben, um den gasförmigen Wasserstoff in dem Kolbenarbeitsraum 105 zu verdichten. Hierbei wird der gasförmige Wasserstoff mit einer Kolbenstirnseite 109 des Kompressorkolbens 103 gegen die Kompressionsstirnseite 111 verdichtet.After hydrogen in the piston working space 105 the compressor piston moves 103 in the piston working space 105 up to the gaseous hydrogen in the piston working space 105 to condense. Here, the gaseous hydrogen with a piston face 109 of the compressor piston 103 against the compression face 111 condensed.

Der Kompressor 101 weist ferner einen Flüssigkeitskanal 115 zum Führen einer Flüssigkeit 137 auf. Die Flüssigkeit 137 umfasst insbesondere einen flüssigen Wasserstoffträger, insbesondere eine hydrierte energiereiche Form des flüssigen Wasserstoffträgers. Der Flüssigkeitskanal 115 ist durch die Kompressorinnenwandung 133 zum Kolbenarbeitsraum 105 hin geführt und ist ausgebildet, die Flüssigkeit 137 über die Kompressorinnenwandung 133 zur Kolbenstirnseite 109 hin abzugeben. Hierbei wird der flüssige Wasserstoffträger insbesondere während einer Niederdruckphase des Verdichtungsvorganges dem Kolbenarbeitsraum 105 zugeführt. In der Kompressorinnenwandung 133 ist eine umlaufende Rinne 139 gebildet. Der Flüssigkeitskanal 115 ist mit der umlaufenden Rinne 139 fluidtechnisch verbunden, um den durch den Flüssigkeitskanal 115 geführten flüssigen Wasserstoffträger an die umlaufende Rinne 139 abzugeben. Die umlaufende Rinne 139 weist einen Rinnenrand 141 auf. Der flüssige Wasserstoffträger strömt durch den Flüssigkeitskanal 115 in die umlaufende Rinne 139 und füllt die umlaufende Rinne 139 auf, wobei der flüssige Wasserstoffträger über den Rinnenrand 141 strömt und in dem Kolbenarbeitsraum 105 über die Kompressorinnenwandung 133 nach unten strömt. Hierbei bildet der flüssige Wasserstoffträger einen Flüssigkeitsfallfilm 143, welcher unter Einfluss von Schwerkraft entlang der Kompressorinnenwandung 133 zur Kolbenstirnseite 109 nach unten strömt. An der Kolbenstirnseite 109 des Kompressorkolbens 103 sammelt sich der flüssige Wasserstoffträger und dichtet den Kompressorkolben 103 seitlich gegen die Kompressorinnenwandung 133 gasdicht ab. Somit dient der flüssige Wasserstoffträger als Sperrmedium, welches einen Verlust von gasförmigem Wasserstoff durch die Kolbenspalte 145 zwischen dem Kompressorkolben 103 und der Kompressorinnenwandung 133 verhindert.The compressor 101 also has a fluid channel 115 for guiding a liquid 137 on. The liquid 137 comprises in particular a liquid hydrogen carrier, in particular a hydrated, high-energy form of the liquid hydrogen carrier. The fluid channel 115 is through the inner wall of the compressor 133 to the piston working space 105 out and is formed, the liquid 137 via the inner wall of the compressor 133 to the piston face 109 to give up. Here, the liquid hydrogen carrier becomes the piston working space, in particular during a low-pressure phase of the compression process 105 fed. In the inner wall of the compressor 133 is a circumferential channel 139 educated. The fluid channel 115 is with the surrounding gutter 139 fluidly connected to the through the liquid channel 115 guided liquid hydrogen carrier to the circumferential channel 139 submit. The surrounding channel 139 has a gutter edge 141 on. The liquid hydrogen carrier flows through the liquid channel 115 in the surrounding channel 139 and fills the surrounding channel 139 on, with the liquid hydrogen carrier over the edge of the channel 141 flows and in the piston working space 105 via the inner wall of the compressor 133 flows downwards. The liquid hydrogen carrier forms a falling liquid film 143 which is under the influence of gravity along the inner wall of the compressor 133 to the piston face 109 flows downwards. On the piston face 109 of the compressor piston 103 the liquid hydrogen carrier collects and seals the compressor piston 103 laterally against the inner wall of the compressor 133 gastight. Thus, the liquid hydrogen carrier serves as a barrier medium, which prevents a loss of gaseous hydrogen through the piston gap 145 between the compressor piston 103 and the inner wall of the compressor 133 prevented.

Durch den flüssigen Wasserstoffträger, welcher an der Kolbenstirnseite 109 ansteht, kann die während des Verdichtens des gasförmigen Wasserstoffs in dem Kolbenarbeitsraum 105 entstehende Wärme vorteilhaft von dem flüssigen Wasserstoffträger aufgenommen werden. Somit stellen der flüssige Wasserstoffträger und der umlaufend an der Kompressorinnenwandung 133 zur Kolbenstirnseite 109 nach unten hin strömende Flüssigkeitsfallfilm 143 des flüssigen Wasserstoffträgers eine große Fläche für den Wärmeübergang zu Verfügung. Dadurch kommt es zu einer vorteilhaften Kühlung des Kompressors 101 während des Verdichtens von Wasserstoff und insbesondere wird die Kompressorinnenwandung 133 besonders wirksam gekühlt.Through the liquid hydrogen carrier, which is on the piston face 109 pending can occur during the compression of the gaseous hydrogen in the piston working chamber 105 resulting heat are advantageously absorbed by the liquid hydrogen carrier. Thus, the liquid hydrogen carrier and the circulating on the compressor inner wall 133 to the piston face 109 falling liquid film flowing downwards 143 of the liquid hydrogen carrier, a large area is available for heat transfer. This results in an advantageous cooling of the Compressor 101 during the compression of hydrogen and in particular the inner wall of the compressor 133 particularly effective cooled.

Durch eine Bewegung des Kompressorkolbens 103 in dem Kolbenarbeitsraum 105 wird der gasförmige Wasserstoff mit der Kolbenstirnseite 109 des Kompressorkolbens 103 gegen die Kompressionsstirnseite 111 verdichtet. Hierbei steigt der Druck des gasförmigen Wasserstoffs in dem Kolbenarbeitsraum 105 an, und durch eine Übertragung der während des Verdichtens des Wasserstoffs entstehenden Wärme auf den flüssigen Wasserstoffträger, wird die Temperatur des flüssigen Wasserstoffträgers erhöht.By moving the compressor piston 103 in the piston working space 105 the gaseous hydrogen with the piston face 109 of the compressor piston 103 against the compression face 111 condensed. This increases the pressure of the gaseous hydrogen in the piston working space 105 on, and by transferring the heat generated during the compression of the hydrogen to the liquid hydrogen carrier, the temperature of the liquid hydrogen carrier is increased.

An einer Oberseite des Kompressors 101 ist ein Auslassventil 147 angeordnet, welches ausgebildet ist nach Abschluss des Verdichtens des gasförmigen Wasserstoffs, den gasförmigen Wasserstoff zusammen mit dem erwärmten flüssigen Wasserstoffträger aus dem Kolbenarbeitsraum 105 abzuführen. Hierbei kann das Auslassventil 147 insbesondere als ein Druckventil ausgebildet sein, welches den Auslass freigibt, wenn der Druck des verdichteten Wasserstoffgases in dem Kolbenarbeitsraum 105 einen Systemdruck außerhalb des Kolbenarbeitsraums 105 erreicht.On a top of the compressor 101 is an exhaust valve 147 arranged, which is formed after the completion of the compression of the gaseous hydrogen, the gaseous hydrogen together with the heated liquid hydrogen carrier from the piston working space 105 to dissipate. Here, the outlet valve 147 be designed in particular as a pressure valve which releases the outlet when the pressure of the compressed hydrogen gas in the piston working space 105 a system pressure outside the piston working space 105 reached.

Um den gasförmigen Wasserstoff und die energiereiche Form des flüssigen Wasserstoffträgers wirksam von dem Auslassventil 147 zu einer Gasreinigungseinrichtung 119 zum Trennen des gasförmigen Wasserstoffs von dem flüssigen Wasserstoffträger weiterzuleiten, ist das Auslassventil 147 mit einer Kompressorableitung 117 fluidtechnisch verbunden, welche wiederum mit der Gasreinigungseinrichtung 119 fluidtechnisch verbunden ist. In 2 ist die Kompressorableitung 117 und die Gasreinigungseinrichtung 119 nicht dargestellt. An einer Außenseite des Kompressors 101 befindet sich an dem Auslassventil 147 ein Ventilraum 149, in welchem ein Wasserstoffträgerüberstand 151 des flüssigen Wasserstoffträgers aufgenommen ist. Der Wasserstoffträgerüberstand 151 entsteht beim Austreten des flüssigen Wasserstoffträgers aus dem Auslassventil 147 und stellt eine wirksame Abdichtung des Auslassventils 147 sicher.To the gaseous hydrogen and the high-energy form of the liquid hydrogen carrier effective from the outlet valve 147 to a gas cleaning device 119 to separate the gaseous hydrogen from the liquid hydrogen carrier, is the outlet valve 147 with a compressor line 117 fluidly connected, which in turn with the gas cleaning device 119 is fluidly connected. In 2 is the compressor line 117 and the gas cleaning device 119 not shown. On the outside of the compressor 101 is located on the outlet valve 147 a valve chamber 149 , in which a hydrogen carrier supernatant 151 of the liquid hydrogen carrier is added. The hydrogen carrier supernatant 151 occurs when the liquid hydrogen carrier emerges from the outlet valve 147 and provides an effective seal on the exhaust valve 147 for sure.

Ferner kann ein Bereich der Kompressionsstirnseite 111 eine Wandungskontur 153 aufweisen, welche hinsichtlich des Verdichtungsvorganges optimiert geformt ist. Die Wandungskontur 153 kann wie in 2 dargestellt ist, als eine konische Wandungskontur 153 ausgebildet sein, oder kann alternativ, wie in 2 nicht dargestellt ist, als eine abgerundete Wandungskontur 153 oder als eine horizontale Wandungskontur 153 ausgebildet sein.Furthermore, an area of the compression face 111 a wall contour 153 have, which is shaped optimized with regard to the compression process. The wall contour 153 can as in 2 is shown as a conical wall contour 153 be formed, or alternatively, as in 2 is not shown as a rounded wall contour 153 or as a horizontal wall contour 153 be trained.

Somit kann durch den in 2 dargestellten Kompressor 101 ein wirksames Verdichten von gasförmigem Wasserstoff in dem Kolbenarbeitsraum 105 und eine wirksame Erwärmung eines flüssigen Wasserstoffträgers erfolgen, wodurch das Verdichten des gasförmigen Wasserstoffs und die Dehydrierung der energiereichen Form des flüssigen Wasserstoffträgers besonders energieeffizient ablaufen können.Thus, through the in 2 shown compressor 101 effective compression of gaseous hydrogen in the piston working space 105 and effective heating of a liquid hydrogen carrier takes place, as a result of which the compression of the gaseous hydrogen and the dehydration of the high-energy form of the liquid hydrogen carrier can take place in a particularly energy-efficient manner.

3 zeigt zwei zweistufige Kompressoren zum Verdichten von Wasserstoff in einer Schnittdarstellung. Der erste Kompressor 101 weist eine erste Kompressorstufe 155 und eine zweite Kompressorstufe 157 auf, wobei die erste Kompressorstufe 155 und die zweite Kompressorstufe 157 in der 3 voneinander durch eine Trennlinie 159 getrennt sind. 3 shows two two-stage compressors for compressing hydrogen in a sectional view. The first compressor 101 has a first compressor stage 155 and a second compressor stage 157 on, with the first compressor stage 155 and the second compressor stage 157 in the 3 from each other by a dividing line 159 are separated.

Die erste Kompressorstufe 155 weist eine Kompressorinnenwandung 133 auf, welche einen ersten Kolbenarbeitsraum 161 und einen zweiten Kolbenarbeitsraum 163 begrenzt. Innerhalb der Kompressorinnenwandung 133 ist ein Kompressorkolben 103 vertikal angeordnet, welcher einen ersten Kolbenabschnitt 165 und einen mit dem ersten Kolbenabschnitt 165 verbundenen zweiten Kolbenabschnitt 167 aufweist. Der erste Kolbenabschnitt 165 weist eine umlaufende erste Kolbenstirnseite 169 auf.The first compressor stage 155 has a compressor inner wall 133 on which a first piston working space 161 and a second piston working space 163 limited. Inside the inner wall of the compressor 133 is a compressor piston 103 arranged vertically, which has a first piston portion 165 and one with the first piston portion 165 connected second piston portion 167 having. The first piston section 165 has a circumferential first piston face 169 on.

Nach dem Zuführen von Wasserstoff durch einen in 3 nicht dargestellten Gaskanaf 107 in den ersten Kolbenarbeitsraum 161, bewegt sich der Kompressorkolben 103 innerhalb der ersten Kompressorstufe 155 vertikal nach oben. Hierbei wird durch den ersten Kolbenabschnitt 165 das Gas in dem ersten Kolbenarbeitsraum 161 mit der ersten Kolbenstirnseite 169 gegen eine erste Kompressionsstirnseite 170 der Kompressorinnenwandung 133 verdichtet.After feeding hydrogen through an in 3 gas canaf not shown 107 into the first piston working space 161 , the compressor piston moves 103 within the first compressor stage 155 vertically upwards. This is done by the first piston section 165 the gas in the first piston working space 161 with the first piston face 169 against a first compression face 170 the inner wall of the compressor 133 condensed.

Die Kompressorinnenwandung 133 der ersten Kompressorstufe 155 weist ferner einen ersten Flüssigkeitskanal 171 auf, durch welchen eine Flüssigkeit 137, insbesondere eine hydrierte energiereiche Form eines flüssigen Wasserstoffträgers dem ersten Kolbenarbeitsraum 161 zugeführt werden kann. Der erste Flüssigkeitskanal 171 ist mit einer in der 3 nicht dargestellten umlaufenden Rinne 139 mit einem Rinnenrand 141 fluidtechnisch verbunden. Die Flüssigkeit 137 läuft an der vertikal angeordneten Kompressorinnenwandung 133 in dem ersten Kolbenarbeitsraum 161 nach unten, wodurch sich ein erster Flüssigkeitsfallfilm 173 bildet, und wodurch sich an einer Oberseite der ersten Kolbenstirnseite 170 eine Flüssigkeitsschicht bildet.The inner wall of the compressor 133 the first compressor stage 155 also has a first fluid channel 171 on through which a liquid 137 , in particular a hydrated high-energy form of a liquid hydrogen carrier to the first piston working space 161 can be fed. The first fluid channel 171 is with one in the 3 circumferential channel not shown 139 with a gutter edge 141 fluidly connected. The liquid 137 runs on the vertically arranged inner wall of the compressor 133 in the first piston working space 161 downwards, creating a first fall film of liquid 173 forms, and whereby on an upper side of the first piston face 170 forms a layer of liquid.

Die Flüssigkeitsschicht dichtet in 3 nicht dargestellte Kolbenspalte 145 zwischen dem Kompressorkolben 103 und der Kompressorinnenwandung 133 ab und ermöglicht eine wirksame Aufnahme von Wärme, welche während des Verdichtungsvorganges entsteht. The liquid layer seals in 3 piston column not shown 145 between the compressor piston 103 and the inner wall of the compressor 133 and enables effective Absorption of heat that arises during the compression process.

Das verdichtete Gas, insbesondere der verdichtete gasförmige Wasserstoff, und die Flüssigkeit, insbesondere die energiereiche Form des flüssigen Wasserstoffträgers, werden aus dem ersten Kolbenarbeitsraum 161 bevorzugt durch ein umlaufendes erstes Auslassventil 175 abgeleitet und durch eine erste Stufenzuführung 177 einem weiteren zweistufigen Kompressor 179, insbesondere einer vierten Kompressorstufe 181 des weiteren zweistufigen Kompressors 179 zugeführt.The compressed gas, in particular the compressed gaseous hydrogen, and the liquid, in particular the high-energy form of the liquid hydrogen carrier, are extracted from the first piston working space 161 preferably by a circumferential first outlet valve 175 derived and through a first stage feed 177 another two-stage compressor 179 , in particular a fourth compressor stage 181 further two-stage compressor 179 fed.

Hierbei wird die erste Kompressorstufe 155 des ersten Kompressors 101 gegenläufig zur vierten Kompressorstufe 181 des weiteren Kompressors 179 betrieben. Hierdurch können die Flüssigkeit 137 und der verdichtete Wasserstoff aus der ersten Kompressorstufe 155 des ersten Kompressors 101 während einer Hochdruckphase durch die erste Stufenzuführung 177 der vierten Kompressorstufe 181 des weiteren Kompressors 179 in einer Niederdruckphase zugeführt werden.This is the first compressor stage 155 of the first compressor 101 counter to the fourth compressor stage 181 another compressor 179 operated. This allows the liquid 137 and the compressed hydrogen from the first compressor stage 155 of the first compressor 101 during a high pressure phase through the first stage feed 177 the fourth compressor stage 181 another compressor 179 be supplied in a low pressure phase.

Der weitere zweistufige Kompressor 179 weist eine dritte Kompressorstufe 183 und die vierte Kompressorstufe 181 auf, wobei die dritte Kompressorstufe 183 und die vierte Kompressorstufe 181 in der 3 voneinander durch eine weitere Trennlinie 185 getrennt sind.The other two-stage compressor 179 has a third compressor stage 183 and the fourth compressor stage 181 on, with the third compressor stage 183 and the fourth compressor stage 181 in the 3 from each other by another dividing line 185 are separated.

Die vierte Kompressorstufe 181 weist eine Kompressorinnenwandung 133 auf, welche einen vierten Kolbenarbeitsraum 187 begrenzt. Ein vierter Kolbenabschnitt 193 des weiteren Kompressorkolbens 191 ist mit einem dritten Kolbenabschnitt 189 des weiteren Kompressorkolbens 191 verbunden. Der vierte Kolbenabschnitt 193 ist in dem vierten Kolbenarbeitsraum 187 angeordnet. Nach dem Zuführen von Gas, insbesondere Wasserstoff, und Flüssigkeit, insbesondere ein flüssiger Wasserstoffträger, durch die erste Stufenzuführung 177 in den vierten Kolbenarbeitsraum 187, bewegt sich der vierte Kolbenabschnitt 193 des weiteren Kompressorkolbens 191 innerhalb der vierten Kompressorstufe 181 vertikal nach oben. Hierbei wird durch den vierten Kolbenabschnitt 193 mit einer vierten Kolbenstirnseite 195 das Gas, insbesondere der gasförmige Wasserstoff, in dem vierten Kolbenarbeitsraum 187 verdichtet.The fourth compressor stage 181 has a compressor inner wall 133 on which a fourth piston working space 187 limited. A fourth piston section 193 furthermore the compressor piston 191 is with a third piston section 189 furthermore the compressor piston 191 connected. The fourth piston section 193 is in the fourth piston working space 187 arranged. After gas, in particular hydrogen, and liquid, in particular a liquid hydrogen carrier, have been supplied through the first stage supply 177 into the fourth piston working space 187 , the fourth piston section moves 193 furthermore the compressor piston 191 within the fourth compressor stage 181 vertically upwards. This is done by the fourth piston section 193 with a fourth piston face 195 the gas, in particular the gaseous hydrogen, in the fourth piston working space 187 condensed.

Der flüssige Wasserstoffträger läuft an der vertikal angeordneten Kompressorinnenwandung 133 in dem vierten Kolbenarbeitsraum 187 nach unten, wodurch sich ein vierter Flüssigkeitsfallfilm 197 der Flüssigkeit, insbesondere des flüssigen Wasserstoffträgers, bildet, und wodurch sich an einer Oberseite der vierten Kolbenstirnseite 195 des vierten Kolbenabschnitts 193 des zweiten Kompressorkolbens 191 eine Flüssigkeitsschicht, insbesondere eine flüssige Wasserstoffträgerschicht, bildet.The liquid hydrogen carrier runs on the vertically arranged inner wall of the compressor 133 in the fourth piston working space 187 downwards, creating a fourth liquid falling film 197 the liquid, in particular the liquid hydrogen carrier, forms, and as a result of which it is on an upper side of the fourth piston end face 195 of the fourth piston section 193 of the second compressor piston 191 a liquid layer, in particular a liquid hydrogen carrier layer, forms.

Das Gas, insbesondere der gasförmige Wasserstoff und die Flüssigkeit, insbesondere die energiereiche Form des flüssigen Wasserstoffträgers, werden nach dem Kompressionsvorgang aus dem vierten Kolbenarbeitsraum 187 durch ein viertes Auslassventil 199 abgeleitet.The gas, in particular the gaseous hydrogen and the liquid, in particular the high-energy form of the liquid hydrogen carrier, are removed from the fourth piston working space after the compression process 187 through a fourth exhaust valve 199 derived.

Ein weiterer Kompressionsvorgang findet in der dritten Kompressorstufe 183 des weiteren Kompressors 179 statt.Another compression process takes place in the third compressor stage 183 another compressor 179 instead of.

Die dritte Kompressorstufe 183 weist eine Kompressorinnenwandung 133 auf, welche neben dem vierten Kolbenarbeitsraum 187 einen dritten Kolbenarbeitsraum 201 begrenzt. Innerhalb der Kompressorinnenwandung 133 ist der weitere Kompressorkolben 191 vertikal angeordnet, wobei der weitere Kompressorkolben 191 den dritten Kolbenabschnitt 189 und den mit dem dritten Kolbenabschnitt 189 verbundenen vierten Kolbenabschnitt 193 aufweist. Der dritte Kolbenabschnitt 189 weist eine umlaufende dritte Kolbenstirnseite 203 auf.The third compressor stage 183 has a compressor inner wall 133 on, which is next to the fourth piston working space 187 a third piston working space 201 limited. Inside the inner wall of the compressor 133 is the other compressor piston 191 arranged vertically, with the further compressor piston 191 the third piston section 189 and the one with the third piston section 189 connected fourth piston section 193 having. The third piston section 189 has a circumferential third piston face 203 on.

Die dritte Kompressorstufe 183 weist einen dritten Flüssigkeitskanal 205 auf, welcher durch die Kompressorinnenwandung 133 geführt ist, durch welchen eine Flüssigkeit, insbesondere eine energiereiche Form eines flüssigen Wasserstoffträgers dem dritten Kolbenarbeitsraum 201 zugeführt werden kann. Der dritte Flüssigkeitskanal 205 ist mit einer in der 3 nicht dargestellten umlaufenden Rinne 139 mit einem Rinnenrand 141 fluidtechnisch verbunden. Die Flüssigkeit 137 läuft an der vertikal angeordneten Kompressorinnenwandung 133 in dem dritten Kolbenarbeitsraum 201 nach unten, wodurch sich ein dritter Flüssigkeitsfallfilm 207 bildet, und wodurch sich an einer Oberseite der dritten Kolbenstirnseite 203 eine Flüssigkeitsschicht bildet.The third compressor stage 183 has a third fluid channel 205 on, which through the compressor inner wall 133 Is guided, through which a liquid, in particular an energy-rich form of a liquid hydrogen carrier, the third piston working space 201 can be fed. The third fluid channel 205 is with one in the 3 circumferential channel not shown 139 with a gutter edge 141 fluidly connected. The liquid 137 runs on the vertically arranged inner wall of the compressor 133 in the third piston working space 201 downwards, creating a third liquid falling film 207 forms, and whereby on an upper side of the third piston face 203 forms a layer of liquid.

Nach dem Zuführen von Wasserstoff durch einen in 3 nicht dargestellten Gaskanal 107 in den dritten Kolbenarbeitsraum 201, bewegt sich der weitere Kompressorkolben 191 innerhalb der dritten Kompressorstufe 183 vertikal nach oben. Hierbei wird durch den dritten Kolbenabschnitt 189 das Gas in dem dritten Kolbenarbeitsraum 201 mit der dritten Kolbenstirnseite 203 verdichtet.After feeding hydrogen through an in 3 not shown gas duct 107 into the third piston working space 201 , the other compressor piston moves 191 within the third compressor stage 183 vertically upwards. This is done by the third piston section 189 the gas in the third piston working space 201 with the third piston face 203 condensed.

Das verdichtete Gas, insbesondere der verdichtete gasförmige Wasserstoff, und die Flüssigkeit, insbesondere die energiereiche Form des flüssigen Wasserstoffträgers, werden aus dem dritten Kolbenarbeitsraum 201 durch ein umlaufendes drittes Auslassventil 209 abgeleitet und durch eine zweite Stufenzuführung 211 der zweiten Kompressorstufe 157 des ersten zweistufigen Kompressors 101 zugeführt.The compressed gas, in particular the compressed gaseous hydrogen, and the liquid, in particular the high-energy form of the liquid hydrogen carrier, are extracted from the third piston working space 201 by a circumferential third exhaust valve 209 derived and through a second stage feed 211 the second compressor stage 157 of the first two-stage compressor 101 fed.

Die zweite Kompressorstufe 157 des zweiten Kompressors 101 weist eine Kompressorinnenwandung 133 auf, welche einen zweiten Kolbenarbeitsraum 163 begrenzt. Der erste Kolbenabschnitt 165 des Kompressorkolbens 103 ist mit dem zweiten Kolbenabschnitt 167 des Kompressorkolbens 103 verbunden. Der zweite Kolbenabschnitt 167 ist in dem zweiten Kolbenarbeitsraum 163 angeordnet. Nach dem Zuführen von Gas, insbesondere Wasserstoff, und Flüssigkeit, insbesondere ein flüssiger Wasserstoffträger, durch die zweite Stufenzuführung 211 in den zweiten Kolbenarbeitsraum 163 während der Niederdruckphase, bewegt sich der zweite Kolbenabschnitt 167 des Kompressorkolbens 103 innerhalb der zweite Kompressorstufe 157 vertikal nach oben. Hierbei wird durch den zweiten Kolbenabschnitt 167 mit einer zweiten Kolbenstirnseite 213 das Gas, insbesondere der gasförmige Wasserstoff, in dem zweiten Kolbenarbeitsraum 163 verdichtet.The second compressor stage 157 of the second compressor 101 has a compressor inner wall 133 on which a second piston working space 163 limited. The first piston section 165 of the compressor piston 103 is with the second piston section 167 of the compressor piston 103 connected. The second piston section 167 is in the second piston working space 163 arranged. After gas, in particular hydrogen, and liquid, in particular a liquid hydrogen carrier, have been supplied through the second stage supply 211 into the second piston working space 163 during the low pressure phase, the second piston section moves 167 of the compressor piston 103 within the second compressor stage 157 vertically upwards. This is done by the second piston section 167 with a second piston face 213 the gas, in particular the gaseous hydrogen, in the second piston working space 163 condensed.

Der flüssige Wasserstoffträger läuft an der vertikal angeordneten Kompressorinnenwandung 133 in dem zweiten Kolbenarbeitsraum 163 nach unten, wodurch sich ein zweiter Flüssigkeitsfallfilm 215 der Flüssigkeit, insbesondere des flüssigen Wasserstoffträgers, bildet, und wodurch sich an einer Oberseite der zweiten Kolbenstirnseite 213 des zweiten Kolbenabschnitts 167 des Kompressorkolbens 103 eine Flüssigkeitsschicht, insbesondere flüssige Wasserstoffträgerschicht, bildet.The liquid hydrogen carrier runs on the vertically arranged inner wall of the compressor 133 in the second piston working space 163 downwards, creating a second liquid falling film 215 the liquid, in particular the liquid hydrogen carrier, forms, and as a result of which on an upper side of the second piston end face 213 of the second piston section 167 of the compressor piston 103 a liquid layer, in particular a liquid hydrogen carrier layer, forms.

Das verdichtete Gas, insbesondere der verdichtete gasförmige Wasserstoff und die Flüssigkeit, insbesondere die energiereiche Form des flüssigen Wasserstoffträgers, werden nach dem Kompressionsvorgang aus dem zweiten Kolbenarbeitsraum 163 durch ein zweites Auslassventil 217 abgeleitet.The compressed gas, in particular the compressed gaseous hydrogen and the liquid, in particular the high-energy form of the liquid hydrogen carrier, are removed from the second piston working space after the compression process 163 through a second exhaust valve 217 derived.

4 zeigt einen mehrstufigen Kompressor zum Verdichten von Wasserstoff in einer Schnittdarstellung. 4th shows a multi-stage compressor for compressing hydrogen in a sectional view.

Der Kompressor 101 weist eine Kompressorinnenwandung 133 auf, welche einen Kolbenarbeitsraum 105 begrenzt und in welchem ein Kompressorkolben 103 vertikal bewegbar gelagert ist. Hinsichtlich der Ausgestaltung des Kompressors 101 wird auf die Ausführungsformen gemäß der 2, 3 und 4 verwiesen.The compressor 101 has a compressor inner wall 133 on which a piston working space 105 limited and in which a compressor piston 103 is mounted vertically movable. With regard to the design of the compressor 101 is based on the embodiments according to 2 , 3 and 4th referenced.

Der Kompressorkolben 103 weist einen ersten Kolbenabschnitt 165 und einen mit dem ersten Kolbenabschnitt 165 vertikal verbundenen zweiten Kolbenabschnitt 167 auf. Der erste Kolbenabschnitt 165 weist eine umlaufende untere erste Kolbenstirnseite 219 auf und eine umlaufende obere erste Kolbenstirnseite 221 auf. Der zweite Kolbenabschnitt 167 weist eine umlaufende untere zweite Kolbenstirnseite 223 auf und eine umlaufende obere zweite Kolbenstirnseite 225 auf.The compressor piston 103 has a first piston portion 165 and one with the first piston portion 165 vertically connected second piston section 167 on. The first piston section 165 has a circumferential lower first piston face 219 on and a circumferential upper first piston face 221 on. The second piston section 167 has a circumferential lower second piston face 223 on and a circumferential upper second piston face 225 on.

Nach dem Zuführen von Wasserstoff durch einen Gaskanal 107 in den ersten Kolbenarbeitsraum 161, bewegt sich der Kompressorkolben 103 während eines ersten Kompressionsvorgangs vertikal nach unten. Hierbei wird durch den ersten Kolbenabschnitt 165 mit der unteren ersten Kolbenstirnseite 219 das Gas in dem ersten Kolbenarbeitsraum 161 in einer ersten Kompressionsrichtung 227 gegen eine erste Kompressionsstirnseite 170 der Kompressorinnenwandung 133 verdichtet.After supplying hydrogen through a gas duct 107 into the first piston working space 161 , the compressor piston moves 103 vertically downwards during an initial compression process. This is done by the first piston section 165 with the lower first piston face 219 the gas in the first piston working space 161 in a first compression direction 227 against a first compression face 170 the inner wall of the compressor 133 condensed.

Der Kompressor 101 weist ferner einen ersten Flüssigkeitskanal 171 auf, durch welchen eine Flüssigkeit, insbesondere eine energiereiche Form eines flüssigen Wasserstoffträgers dem ersten Kolbenarbeitsraum 161 zugeführt werden kann. Der erste Flüssigkeitskanal 171 ist mittels eines Flüssigkeitsventils 231 mit einem Druckspeicher 233 zur Aufnahme der Flüssigkeit, insbesondere der energiereichen Form des flüssigen Wasserstoffträgers fluidtechnisch verbunden.The compressor 101 also has a first fluid channel 171 on, through which a liquid, in particular an energy-rich form of a liquid hydrogen carrier, the first piston working space 161 can be fed. The first fluid channel 171 is by means of a liquid valve 231 with a pressure accumulator 233 fluidly connected to absorb the liquid, in particular the high-energy form of the liquid hydrogen carrier.

Das Gas, insbesondere der gasförmige Wasserstoff und die durch den Kompressionsvorgang erwärmte Flüssigkeit, insbesondere die energiereiche Form des flüssigen Wasserstoffträgers, werden nach dem ersten Kompressionsvorgang aus dem ersten Kolbenarbeitsraum 161 durch eine erste Kolbenverbindung 235 einem zweiten Kolbenarbeitsraum 163 zugeführt.The gas, in particular the gaseous hydrogen and the liquid heated by the compression process, in particular the high-energy form of the liquid hydrogen carrier, are removed from the first piston working space after the first compression process 161 by a first piston connection 235 a second piston working space 163 fed.

Nach dem Zuführen von Wasserstoff und der energiereichen Form des flüssigen Wasserstoffträgers durch die erste Kolbenverbindung 235 in den zweiten Kolbenarbeitsraum 163, bewegt sich der Kompressorkolben 103 vertikal nach oben. Hierbei wird durch den ersten Kolbenabschnitt 165 mit der oberen ersten Kolbenstirnseite 221 das Gas in dem zweiten Kolbenarbeitsraum 163 in einer entgegen der ersten Kompressionsrichtung 227 gerichteten zweiten Kompressionsrichtung 237 gegen eine zweite Kompressionsstirnseite 239 verdichtet.After supplying hydrogen and the high-energy form of the liquid hydrogen carrier through the first piston connection 235 into the second piston working space 163 , the compressor piston moves 103 vertically upwards. This is done by the first piston section 165 with the upper first piston face 221 the gas in the second piston working space 163 in a direction opposite to the first compression direction 227 directed second compression direction 237 against a second compression face 239 condensed.

Das verdichtete Gas, insbesondere der gasförmige Wasserstoff und die weiter erwärmte Flüssigkeit, insbesondere die energiereiche Form des flüssigen Wasserstoffträgers, werden nach dem Kompressionsvorgang aus dem zweiten Kolbenarbeitsraum 163 durch eine zweite Kolbenverbindung 241 einem dritten Kolbenarbeitsraum 201 zugeführt.The compressed gas, in particular the gaseous hydrogen and the further heated liquid, in particular the high-energy form of the liquid hydrogen carrier, are removed from the second piston working space after the compression process 163 by a second piston connection 241 a third piston working space 201 fed.

Nach dem Zuführen von Wasserstoff und der energiereichen Form des flüssigen Wasserstoffträgers durch die zweite Kolbenverbindung 241 in den dritten Kolbenarbeitsraum 201, bewegt sich der Kompressorkolben 103 vertikal nach unten. Hierbei wird durch den zweiten Kolbenabschnitt 167 mit der unteren zweiten Kolbenstirnseite 223 das Gas in dem dritten Kolbenarbeitsraum 201 in der ersten Kompressionsrichtung 227 verdichtet.After supplying hydrogen and the high-energy form of the liquid hydrogen carrier through the second piston connection 241 into the third piston working space 201 , the compressor piston moves 103 vertically down. This is done by the second piston section 167 with the lower second piston face 223 the gas in the third piston working space 201 in the first compression direction 227 condensed.

Das verdichtete Gas, insbesondere der gasförmige Wasserstoff und die weiter erwärmte Flüssigkeit, insbesondere die energiereiche Form des flüssigen Wasserstoffträgers, werden nach dem Kompressionsvorgang aus dem dritten Kolbenarbeitsraum 201 durch eine dritte Kolbenverbindung 243 einem vierten Kolbenarbeitsraum 187 zugeführt.The compressed gas, in particular the gaseous hydrogen and the further heated liquid, in particular the high-energy form of the liquid hydrogen carrier, are removed from the third piston working space after the compression process 201 by a third piston connection 243 a fourth piston working space 187 fed.

Nach dem Zuführen von Wasserstoff und der energiereichen Form des flüssigen Wasserstoffträgers durch die dritte Kolbenverbindung 243 in den vierten Kolbenarbeitsraum 187, bewegt sich der Kompressorkolben 103 vertikal nach oben. Hierbei wird durch den zweiten Kolbenabschnitt 167 mit der oberen zweiten Kolbenstirnseite 225 das Gas in dem vierten Kolbenarbeitsraum 187 in der zweiten Kompressionsrichtung 237 verdichtet.After supplying hydrogen and the high-energy form of the liquid hydrogen carrier through the third piston connection 243 into the fourth piston working space 187 , the compressor piston moves 103 vertically upwards. This is done by the second piston section 167 with the upper second piston face 225 the gas in the fourth piston working space 187 in the second compression direction 237 condensed.

Nach dem Verdichten des Gases werden der verdichtete Wasserstoff und die energiereiche Form des flüssigen Wasserstoffträgers durch das erste Auslassventil 175 aus dem vierten Kolbenarbeitsraum 187 abgeführt.After the gas is compressed, the compressed hydrogen and the high-energy form of the liquid hydrogen carrier are released through the first outlet valve 175 from the fourth piston working space 187 discharged.

Der Kompressorkolben 103 ist mit einer Flüssigkeitspumpe 245 verbunden, welche ein Pumpengehäuse 247 und einen in dem Pumpengehäuse 247 angeordneten Impeller 249 umfasst. Die Flüssigkeitspumpe 245 ist ausgebildet den flüssigen Wasserstoffträger durch den Flüssigkeitseinlass 251 anzusaugen und durch den Flüssigkeitsauslass 253 mit Druck zu pumpen. Der Flüssigkeitsauslass 253 ist mit dem Druckspeicher 233 zur Aufnahme der Flüssigkeit 137 fluidtechnisch verbunden und kann über das Flüssigkeitsventil 231 und den ersten Flüssigkeitskanal 171 erneut dem ersten Kolbenarbeitsraum 161 zugeführt werden.The compressor piston 103 is with a liquid pump 245 connected, which is a pump housing 247 and one in the pump housing 247 arranged impeller 249 includes. The liquid pump 245 is formed the liquid hydrogen carrier through the liquid inlet 251 suction and through the liquid outlet 253 to pump with pressure. The liquid outlet 253 is with the accumulator 233 to absorb the liquid 137 fluidly connected and can be via the liquid valve 231 and the first fluid channel 171 again the first piston working space 161 are fed.

In 4 ist ferner ein Antrieb 255 dargestellt, welcher mit der Flüssigkeitspumpe 245 und mit dem Kompressorkolben 103 verbunden und ausgebildet ist, neben der Flüssigkeitspumpe 245 zum Pumpen des flüssigen Wasserstoffträgers insbesondere auch den Kompressorkolben 103 mit dem ersten Kolbenabschnitt 165 und dem zweiten Kolbenabschnitt 167 anzutreiben.In 4th is also a drive 255 shown, which with the liquid pump 245 and with the compressor piston 103 is connected and formed, in addition to the liquid pump 245 in particular also the compressor piston for pumping the liquid hydrogen carrier 103 with the first piston section 165 and the second piston section 167 to drive.

Somit kann sowohl die Flüssigkeitspumpe 245 als auch der Kompressorkolben 103 mit dem gleichen Antrieb 255 wirksam angetrieben werden, wodurch ein besonders energieeffizientes Antreiben der Flüssigkeitspumpe 245 und des Kompressors 101 sichergestellt werden kann und zudem auf einen weiteren Antrieb verzichtet werden kann.Thus, both the liquid pump 245 as well as the compressor piston 103 with the same drive 255 are effectively driven, thereby driving the liquid pump in a particularly energy-efficient manner 245 and the compressor 101 can be ensured and also can be dispensed with a further drive.

Zwischen dem Kompressorkolben 103 und der Kompressorinnenwandung 133 ist eine Kolbendichtung 257 angeordnet, welche ein unkontrolliertes Zurückströmen von Flüssigkeit 137 aus den jeweiligen Kolbeninnenräumen 161, 163, 201, 187 in den ersten Kolbenarbeitsraum 161 verhindern soll. Stattdessen ist zwischen dem zweiten Kolbenarbeitsraum 163 und dem ersten Kolbenarbeitsraum 161 eine erste Bohrung 259 angeordnet, welche durch den ersten Kolbenabschnitt 165 geführt ist und ausgebildet ist, Flüssigkeit 137 aus dem zweiten Kolbenarbeitsraum 163 in den ersten Kolbenarbeitsraum 161 zu leiten. Ferner ist zwischen dem dritten Kolbenarbeitsraum 201 und dem zweiten Kolbenarbeitsraum 163 eine zweite Bohrung 261 angeordnet, welche durch die Kompressorinnenwandung 133 geführt ist, und ausgebildet ist, Flüssigkeit 137 aus dem dritten Kolbenarbeitsraum 201 in den zweiten Kolbenarbeitsraum 163 zu leiten.Between the compressor piston 103 and the inner wall of the compressor 133 is a piston seal 257 arranged, which causes an uncontrolled backflow of liquid 137 from the respective piston interiors 161 , 163 , 201 , 187 into the first piston working space 161 should prevent. Instead, it is between the second piston working space 163 and the first piston working space 161 a first hole 259 arranged by the first piston portion 165 is guided and designed to be liquid 137 from the second piston working space 163 into the first piston working space 161 to direct. Furthermore, there is between the third piston working space 201 and the second piston working space 163 a second hole 261 arranged, which through the compressor inner wall 133 is guided, and is formed, liquid 137 from the third piston working space 201 into the second piston working space 163 to direct.

Alternativ zu dem Anbringen der Bohrungen 259, 261 in dem Kompressor 101 kann auf die Kolbendichtungen 255 verzichtet werden, wodurch Flüssigkeit 137 aus den jeweiligen Kolbeninnenräumen 161, 163, 201, 187 in den ersten Kolbenarbeitsraum 161 zurückströmt. Hierdurch wird ermöglicht, dass neben der durch die Kolbenverbindungen 235, 241, 243 aus den Kolbeninnenräumen 161, 163, 201, 187 geförderten Flüssigkeit 137 stets ein Restvolumen der Flüssigkeit 137 in den Kolbeninnenräumen 161, 163, 201, 187 zurückbleibt, um eine wirksame Wärmeaufnahme der Flüssigkeit 137 sicherzustellen.As an alternative to making the holes 259 , 261 in the compressor 101 can on the piston seals 255 dispensed with, creating fluid 137 from the respective piston interiors 161 , 163 , 201 , 187 into the first piston working space 161 flows back. This makes it possible, in addition to the piston connections 235 , 241 , 243 from the piston interiors 161 , 163 , 201 , 187 pumped liquid 137 always a residual volume of the liquid 137 in the piston interiors 161 , 163 , 201 , 187 remains to effectively absorb heat from the liquid 137 to ensure.

Alternativ zu der in 4 dargestellten Ausführungsform des mehrstufigen Kompressors 101, können die in dem Kompressor 101 vertikal übereinander angeordneten Kolbeninnenräume 161, 163, 201, 187 in einer entgegengesetzten Anordnung in dem Kompressor 101 angeordnet sein. Hierbei ist der Antrieb 255 an einem unteren Ende des Kompressors 101 angeordnet, und ist der erste Kolbenarbeitsraum 161 an einem oberen Ende des Kompressors 101 angeordnet, ist der zweite Kolbenarbeitsraum 163 unter dem ersten Kolbenarbeitsraum 161 angeordnet, ist der dritte Kolbenarbeitsraum 201 unter dem zweiten Kolbenarbeitsraum 163 angeordnet und ist der vierte Kolbenarbeitsraum 187 unter dem dritten Kolbenarbeitsraum 167 angeordnet, wobei das Gas und die Flüssigkeit 137 von dem ersten Kolbenarbeitsraum 161 zu dem vierten Kolbenarbeitsraum 187 von oben nach unten in dem Kompressor 101 geleitet werden kann.As an alternative to the in 4th illustrated embodiment of the multi-stage compressor 101 that can be in the compressor 101 piston interiors arranged vertically one above the other 161 , 163 , 201 , 187 in an opposite arrangement in the compressor 101 be arranged. Here is the drive 255 at a lower end of the compressor 101 arranged, and is the first piston working space 161 at an upper end of the compressor 101 is arranged, the second piston working chamber 163 under the first piston working space 161 arranged, is the third piston working space 201 under the second piston working space 163 arranged and is the fourth piston working space 187 under the third piston working space 167 arranged, the gas and the liquid 137 from the first piston working space 161 to the fourth piston working space 187 from top to bottom in the compressor 101 can be directed.

5 zeigt ein Hydrierungssystem zum Hydrieren eines flüssigen Wasserstoffträgers (LOHC - Liquid Organic Hydrogen Carrier). 5 shows a hydrogenation system for hydrogenating a liquid hydrogen carrier (LOHC - Liquid Organic Hydrogen Carrier).

Ein Hydrierungssystem 263 zur Hydrieren eines flüssigen Wasserstoffträgers (LOHC) weist einen Kompressor 101 zum Verdichten von Wasserstoff auf.A hydrogenation system 263 to hydrogenate a liquid hydrogen carrier (LOHC) has a compressor 101 for compressing hydrogen.

Der Kompressor 101 weist hierzu einen Kompressorkolben 103 auf, welcher in einem Kolbenarbeitsraum 105 des Kompressors 101 bewegbar gelagert ist. Wenn dem Kolbenarbeitsraum 105 durch einen Gaskanal 107 gasförmiger Wasserstoff zugeführt wird, bewegt sich der Kompressorkolben 103 in dem Kolbenarbeitsraum 105, um den gasförmigen Wasserstoff mit einer Kolbenstirnseite 109 des Kompressorkolbens 103 gegen eine Kompressionsstirnseite 111 zu verdichten.The compressor 101 has a compressor piston for this purpose 103 on, which is in a piston working space 105 of the compressor 101 moveable is stored. When the piston working space 105 through a gas duct 107 gaseous hydrogen is supplied, the compressor piston moves 103 in the piston working space 105 to the gaseous hydrogen with a piston face 109 of the compressor piston 103 against a compression face 111 to condense.

Das Hydrierungssystem 263 weist einen weiteren Flüssigkeitsspeicher 131 auf, welcher fluidtechnisch durch eine Wasserstoffträgerzufuhrleitung 265 mit dem Kompressor 101 verbunden ist, um die dehydrierte energiearme Form des flüssigen Wasserstoffträgers aus dem weiteren Flüssigkeitsspeicher 131 dem Kompressor 101 zuzuführen. Hierbei wird der gasförmige Wasserstoff durch den Gaskanal 107 und die dehydrierte energiearme Form des flüssigen Wasserstoffträgers durch die Wasserstoffträgerzufuhrleitung 265 durch einen Ventilblock 267 dem Kolbenarbeitsraum 105 zugeführt.The hydrogenation system 263 has another liquid reservoir 131 on, which fluidly through a hydrogen carrier supply line 265 with the compressor 101 is connected to the dehydrated low-energy form of the liquid hydrogen carrier from the further liquid storage 131 the compressor 101 to feed. Here, the gaseous hydrogen is released through the gas duct 107 and the dehydrated low energy form of the liquid hydrogen carrier through the hydrogen carrier supply line 265 through a valve block 267 the piston working space 105 fed.

Der Kompressor 101 weist in dem Kolbenarbeitsraum 105 einen Katalysator 269 auf, welcher insbesondere an einer Kompressorinnenwandung 133 des Kompressors 101 und/oder an der Kolbenstirnseite 109 des Kompressorkolbens 103 angeordnet ist. Der Katalysator 269 umfasst insbesondere Katalysatorpartikel oder einen Katalysatorschaum.The compressor 101 points in the piston working space 105 a catalyst 269 on, which is particularly on a compressor inner wall 133 of the compressor 101 and / or on the piston face 109 of the compressor piston 103 is arranged. The catalyst 269 comprises in particular catalyst particles or a catalyst foam.

Der durch den Ventilblock 267 in den Kolbenarbeitsraum 105 strömende flüssige Wasserstoffträger bildet einen Flüssigkeitsfallfilm 143, welcher unter Einfluss von Schwerkraft entlang der Kompressorinnenwandung 133 zur Kolbenstirnseite 109 nach unten strömt. An der Kolbenstirnseite 109 des Kompressorkolbens 103 sammelt sich der flüssige Wasserstoffträger, so dass der Katalysator 269 sowohl mit dem flüssigen Wasserstoffträger, als auch mit dem gasförmigen Wasserstoff in Kontakt steht.The one through the valve block 267 in the piston working space 105 flowing liquid hydrogen carriers form a falling liquid film 143 which is under the influence of gravity along the inner wall of the compressor 133 to the piston face 109 flows downwards. On the piston face 109 of the compressor piston 103 The liquid hydrogen carrier collects, so that the catalyst 269 is in contact with both the liquid hydrogen carrier and the gaseous hydrogen.

Der Katalysator 269 ist ausgebildet die Bindung des gasförmigen Wasserstoffs an die dehydrierte Form des flüssigen Wasserstoffträger (LOHC) zu katalysieren, wodurch eine hydrierte Form des flüssigen Wasserstoffträgers erhalten wird. Während des Verdichtens des gasförmigen Wasserstoffs und während der chemisch exotherm ablaufenden Hydrierungsreaktion entsteht Wärme, welche vorteilhaft von dem flüssigen Wasserstoffträger aufgenommen werden kann. Somit stellen der flüssige Wasserstoffträger und der umlaufend an der Kompressorinnenwandung 133 zur Kolbenstirnseite 109 nach unten hin strömende Flüssigkeitsfallfilm 143 des flüssigen Wasserstoffträgers eine große Fläche für den Wärmeübergang zu Verfügung. Um eine wirksame Kühlung zur Verfügung zu stellen, ist die Kompressorinnenwandung 133 als eine Doppelwandung ausgebildet, wobei die Doppelwandung einen Fluidkanal 271 aufweist, durch welchen Fluid, insbesondere eine Flüssigkeit 137 wie z.B. Wasser, strömt um die Kompressorinnenwandung 133 ausreichend zu kühlen. Zudem kann der Kompressorkolben 103 eine Kolbenarbeitsraumkühlung 273 aufweisen, welche zusätzlich ausgebildet ist, den Kompressorkolben 103 und den Kolbenarbeitsraum 105 ausreichend zu kühlen.The catalyst 269 is designed to catalyze the binding of the gaseous hydrogen to the dehydrated form of the liquid hydrogen carrier (LOHC), whereby a hydrogenated form of the liquid hydrogen carrier is obtained. During the compression of the gaseous hydrogen and during the chemically exothermic hydrogenation reaction, heat is generated which can advantageously be absorbed by the liquid hydrogen carrier. Thus, the liquid hydrogen carrier and the circulating on the compressor inner wall 133 to the piston face 109 falling liquid film flowing downwards 143 of the liquid hydrogen carrier, a large area is available for heat transfer. In order to provide effective cooling, the inner wall of the compressor is essential 133 designed as a double wall, the double wall being a fluid channel 271 has through which fluid, in particular a liquid 137 such as water, flows around the inner wall of the compressor 133 to cool sufficiently. In addition, the compressor piston 103 a piston working space cooling 273 have, which is additionally designed, the compressor piston 103 and the piston working space 105 to cool sufficiently.

Nach Abschluss des Verdichtens des gasförmigen Wasserstoffs, kann der gasförmige Wasserstoff zusammen mit der erwärmten hydrierten Form des flüssigen Wasserstoffträgers durch den Ventilblock 267 aus dem Kolbenarbeitsraum 105 abgeführt werden.After the compression of the gaseous hydrogen has been completed, the gaseous hydrogen can pass through the valve block together with the heated, hydrogenated form of the liquid hydrogen carrier 267 from the piston working space 105 be discharged.

Bevorzugt wird das Verhältnis von Wasserstoff und flüssiger Wasserstoffträger derart gewählt, dass während des Hydriervorgangs der Wasserstoff vollständig mit dem flüssigen Wasserstoffträger reagiert. Der Ventilblock 267 ist mit einer Kompressorableitung 117 fluidtechnisch verbunden, um den gegebenenfalls noch vorhandenen gasförmigen Wasserstoff und den flüssigen Wasserstoffträger zu einer Gasreinigungseinrichtung 119 zum Trennen des gasförmigen Wasserstoffs von dem flüssigen Wasserstoffträger weiterzuleiten. Der Gasreinigungseinrichtung 119 kann gasförmiger Wasserstoff zudem über eine Wasserstoffzuleitung 275 zugeleitet werden. Nach dem Trennen des flüssigen Wasserstoffträgers von dem gasförmigen Wasserstoff in der Gasreinigungseinrichtung 119 wird der flüssige Wasserstoffträger durch einen Flüssigkeitskanal 115 einen Flüssigkeitsspeicher 113 zum Speichern der hydrierten energiereichen Form des flüssigen Wasserstoffträgers zugeführt. Somit kann eine wirksame Hydrierung des flüssigen Wasserstoffträgers durch den in der Hydriereinrichtung 263 aufgenommenen Katalysator 269 ermöglicht werden.The ratio of hydrogen and liquid hydrogen carrier is preferably chosen such that the hydrogen reacts completely with the liquid hydrogen carrier during the hydrogenation process. The valve block 267 is with a compressor line 117 fluidly connected to the possibly still present gaseous hydrogen and the liquid hydrogen carrier to a gas cleaning device 119 to separate the gaseous hydrogen from the liquid hydrogen carrier. The gas cleaning device 119 can also use gaseous hydrogen via a hydrogen feed line 275 be forwarded. After separating the liquid hydrogen carrier from the gaseous hydrogen in the gas cleaning device 119 becomes the liquid hydrogen carrier through a liquid channel 115 a fluid reservoir 113 supplied to store the hydrogenated high-energy form of the liquid hydrogen carrier. Thus, an effective hydrogenation of the liquid hydrogen carrier by the in the hydrogenation device 263 absorbed catalyst 269 be made possible.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

100100
DehydrierungssystemDehydration system
101101
Kompressorcompressor
103103
KompressorkolbenCompressor piston
105105
KolbenarbeitsraumPiston working space
107107
GaskanalGas duct
109109
KolbenstirnseitePiston face
111111
KompressionsstirnseiteCompression face
113113
FlüssigkeitsspeicherLiquid storage
115115
FlüssigkeitskanalFluid channel
117117
KompressorableitungCompressor line
119119
GasreinigungseinrichtungGas cleaning device
121121
WasserstoffspeicherleitungHydrogen storage line
123123
Wasserstoff-DruckbehälterHydrogen pressure vessel
125125
DehydrierleitungDehydration line
127127
DehydriereinrichtungDehydrator
129129
WasserstoffträgerabfuhrleitungHydrogen carrier discharge line
131131
Weiterer FlüssigkeitsspeicherFurther liquid storage
133133
KompressorinnenwandungInner wall of the compressor
135135
Außenbereich des KompressorsOutside of the compressor
137137
Flüssigkeitliquid
139139
Umlaufende RinneCircumferential channel
141141
RinnenrandGutter edge
143143
FlüssigkeitsfallfilmLiquid falling film
145145
KolbenspaltePiston gap
147147
Auslassventiloutlet valve
149149
VentilraumValve space
151151
WasserstoffträgerüberstandHydrogen carrier supernatant
153153
WandungskonturWall contour
155155
Erste KompressorstufeFirst compressor stage
157157
Zweite KompressorstufeSecond compressor stage
159159
Trennlinieparting line
161161
Erster KolbenarbeitsraumFirst piston working space
163163
Zweiter KolbenarbeitsraumSecond piston working space
165165
Erster KolbenabschnittFirst piston section
167167
Zweiter KolbenabschnittSecond piston section
169169
Erste KolbenstirnseiteFirst piston face
170170
Erste KompressionsstirnseiteFirst compression face
171171
Erster FlüssigkeitskanalFirst fluid channel
173173
Erster FlüssigkeitsfallfilmFirst liquid fall film
175175
Erstes AuslassventilFirst exhaust valve
177177
Erste StufenzuführungFirst stage feed
179179
Weiterer zweistufiger KompressorAnother two-stage compressor
181181
Vierte KompressorstufeFourth compressor stage
183183
Dritte KompressorstufeThird compressor stage
185185
Weitere TrennlinieAnother dividing line
187187
Vierter KolbenarbeitsraumFourth piston working space
189189
Dritter Kolbenabschnitt des zweiten KompressorkolbensThird piston section of the second compressor piston
191191
Weiterer KompressorkolbenAnother compressor piston
193193
Vierter Kolbenabschnitt des zweiten KompressorkolbensFourth piston section of the second compressor piston
195195
Vierte KolbenstirnseiteFourth piston face
197197
Vierter FlüssigkeitsfallfilmFourth liquid fall film
199199
Viertes AuslassventilFourth exhaust valve
201201
Dritter KolbenarbeitsraumThird piston working space
203203
Dritte KolbenstirnseiteThird piston face
205205
Dritter FlüssigkeitskanalThird fluid channel
207207
Dritter FlüssigkeitsfallfilmThird liquid fall film
209209
Drittes AuslassventilThird exhaust valve
211211
Zweite StufenzuführungSecond stage feed
213213
Zweite KolbenstirnseiteSecond piston face
215215
Zweiter FlüssigkeitsfallfilmSecond liquid fall film
217217
Zweites AuslassventilSecond exhaust valve
219219
Untere erste KolbenstirnseiteLower first piston face
221221
Obere erste KolbenstirnseiteUpper first piston face
223223
Untere zweite KolbenstirnseiteLower second piston face
225225
Obere zweite KolbenstirnseiteUpper second piston face
227227
Erste KompressionsrichtungFirst direction of compression
231231
FlüssigkeitsventilLiquid valve
233233
DruckspeicherPressure accumulator
235235
Erste KolbenverbindungFirst piston connection
237237
Zweite KompressionsrichtungSecond direction of compression
239239
Zweite KompressionsstirnseiteSecond compression face
241241
Zweite KolbenverbindungSecond piston connection
243243
Dritte KolbenverbindungThird piston connection
245245
FlüssigkeitspumpeLiquid pump
247247
PumpengehäusePump housing
249249
ImpellerImpeller
251251
FlüssigkeitseinlassLiquid inlet
253253
FlüssigkeitsauslassLiquid outlet
255255
Antriebdrive
257257
KolbendichtungPiston seal
259259
Erste BohrungFirst hole
261261
Zweite BohrungSecond hole
263263
HydrierungssystemHydrogenation system
265265
WasserstoffträgerzufuhrleitungHydrogen carrier supply line
267267
VentilblockValve block
269269
Katalysatorcatalyst
271271
FluidkanalFluid channel
273273
KolbenarbeitsraumkühlungPiston working space cooling
275275
WasserstoffzuleitungHydrogen feed

Claims (28)

Kompressor (101) zum Verdichten eines Gases, mit: einem Kolbenarbeitsraum (105), welcher durch eine Kompressorinnenwandung (133) begrenzt ist, wobei die Kompressorinnenwandung (133) durch eine Kompressionsstirnseite (111) abgeschlossen ist; zumindest einem Gaskanal (107), welcher durch die Kompressorinnenwandung (133) zum Kolbenarbeitsraum (105) hin geführt und ausgebildet ist, dem Kolbenarbeitsraum (105) Gas zuzuführen; einem Kompressorkolben (103), welcher in dem Kolbenarbeitsraum (105) bewegbar gelagert und ausgebildet ist, das dem Kolbenarbeitsraum (105) durch den Gaskanal (107) zugeführte Gas mit einer Kolbenstirnseite (109) gegen die Kompressionsstirnseite (111) zu verdichten; und einem Flüssigkeitskanal (115) zum Führen einer Flüssigkeit (137), wobei der Flüssigkeitskanal (115) durch die Kompressorinnenwandung (133) zum Kolbenarbeitsraum (105) hin geführt und ausgebildet ist, die Flüssigkeit (137) über die Kompressorinnenwandung (133) zur Kolbenstirnseite (109) hin abzugeben, wobei in der Kompressorinnenwandung (133) eine umlaufende Rinne (139) gebildet ist, wobei der Flüssigkeitskanal (115) mit der umlaufenden Rinne (139) fluidtechnisch verbunden und ausgebildet ist, die Flüssigkeit (137) an die umlaufende Rinne (139) abzugeben, und wobei die umlaufende Rinne (139) ausgebildet ist, die Flüssigkeit (137) über einen Rinnenrand (141) an die Kompressorinnenwandung (133) abzugeben.Compressor (101) for compressing a gas, having: a piston working space (105) which is delimited by an inner compressor wall (133), wherein the compressor inner wall (133) is closed by a compression end face (111); at least one gas channel (107) which is led through the compressor inner wall (133) to the piston working space (105) and is designed to supply gas to the piston working space (105); a compressor piston (103) which is movably mounted in the piston working space (105) and is designed to compress the gas supplied to the piston working space (105) through the gas channel (107) with a piston face (109) against the compression face (111); and a liquid channel (115) for guiding a liquid (137), the liquid channel (115) being guided and formed through the compressor inner wall (133) to the piston working space (105), the liquid (137) via the compressor inner wall (133) to the piston face (109), a circumferential channel (139) being formed in the inner wall of the compressor (133), the liquid channel (115) being fluidically connected to the circumferential channel (139) and the liquid (137) to the circumferential channel (139), and the circumferential channel (139) is designed to deliver the liquid (137) via a channel edge (141) to the compressor inner wall (133). Kompressor (101) nach Anspruch 1, wobei in der Kompressionsstirnseite (111) ein Auslassventil (147) zum Abführen des verdichteten Gases und der Flüssigkeit (137) angeordnet ist.Compressor (101) Claim 1 wherein an outlet valve (147) for discharging the compressed gas and the liquid (137) is arranged in the compression end face (111). Kompressor (101) nach Anspruch 2, wobei dem Kolbenarbeitsraum (105) ein einstellbares Verhältnis von Gas und Flüssigkeit durch den Gaskanal (107) und durch den Flüssigkeitskanal (115) zuführbar ist, und wobei der Kompressor (101) ausgebildet ist, Gas und Flüssigkeit in dem einstellbaren Verhältnis durch das Auslassventil (147) aus dem Kolbenarbeitsraum (105) abzuführen.Compressor (101) Claim 2 , wherein an adjustable ratio of gas and liquid can be supplied to the piston working space (105) through the gas channel (107) and through the liquid channel (115), and the compressor (101) is designed to deliver gas and liquid in the adjustable ratio through the outlet valve (147) to be discharged from the piston working space (105). Kompressor (101) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Flüssigkeitskanal (115) ausgebildet ist, die Flüssigkeit (137) derart an die Kompressorinnenwandung (133) abzugeben, dass die Flüssigkeit (137) unter Einfluss von Schwerkraft als Flüssigkeitsfallfilm (143) entlang der Kompressorinnenwandung (133) zur Kolbenstirnseite (109) hin strömt.Compressor (101) according to one of the preceding claims, wherein the liquid channel (115) is designed to deliver the liquid (137) to the compressor inner wall (133) in such a way that the liquid (137) under the influence of gravity as a liquid fall film (143) along the The inner wall of the compressor (133) flows towards the piston face (109). Kompressor (101) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Kompressorkolben (103) durch die Flüssigkeit (137) seitlich gegen die Kompressorinnenwandung (133) gasdicht abgedichtet ist.Compressor (101) according to one of the preceding claims, wherein the compressor piston (103) is laterally sealed in a gastight manner by the liquid (137) against the compressor inner wall (133). Kompressor (101) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Flüssigkeitskanal (115) durch die Kompressionsstirnseite (111) zum Kolbenarbeitsraum (105) hin geführt ist, oder wobei der Flüssigkeitskanal (115) seitlich durch die Kompressorinnenwandung (133) geführt ist.Compressor (101) according to one of the preceding claims, wherein the liquid channel (115) is led through the compression face (111) to the piston working space (105), or wherein the liquid channel (115) is led laterally through the compressor inner wall (133). Kompressor (101) nach einem der vorangehenden Ansprüche, welcher ferner einen Flüssigkeitsverteilungskanal aufweist, welcher fluidtechnisch mit dem Flüssigkeitskanal (115) verbunden und vorgesehen ist, die Flüssigkeit (137) dem Flüssigkeitskanal (115) zuzuführen.Compressor (101) according to one of the preceding claims, further comprising a liquid distribution channel which is fluidically connected to the liquid channel (115) and is provided to supply the liquid (137) to the liquid channel (115). Kompressor (101) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Gaskanal (107) durch die Kompressionsstirnseite (111) zum Kolbenarbeitsraum (105) hin geführt ist.Compressor (101) according to one of the preceding claims, wherein the gas channel (107) is led through the compression end face (111) to the piston working space (105). Kompressor (101) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kompressionsstirnseite (111) eine Wandungskontur (153) aufweist, wobei die Wandungskontur (153) insbesondere als eine konische Wandungskontur (153), abgerundete Wandungskontur (153) oder eine horizontale Wandungskontur (153) ausgebildet ist.Compressor (101) according to one of the preceding claims, wherein the compression face (111) has a wall contour (153), the wall contour (153) in particular as a conical wall contour (153), rounded wall contour (153) or a horizontal wall contour (153) is trained. Kompressor (101) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Kolbenarbeitsraum (105) einen ersten Kolbenarbeitsraum (161) und einen zweiten Kolbenarbeitsraum (163) umfasst, welche durch die Kompressorinnenwandung (133) begrenzt sind, wobei die Kompressorinnenwandung (133) an dem ersten Kolbenarbeitsraum (161) durch eine erste Kompressionsstirnseite (170) abgeschlossen ist, wobei die Kompressorinnenwandung (133) an dem zweiten Kolbenarbeitsraum (163) durch eine zweite Kompressionsstirnseite (239) abgeschlossen ist, wobei der Kompressorkolben (103) einen ersten Kolbenabschnitt (165) aufweist, welcher zwischen dem ersten Kolbenarbeitsraum (161) und dem zweiten Kolbenarbeitsraum (163) bewegbar gelagert ist, wobei der erste Kolbenabschnitt (165) ausgebildet ist, Gas in dem ersten Kolbenarbeitsraum (161) mit einer unteren ersten Kolbenstirnseite (219) gegen die erste Kompressionsstirnseite (170) in einer ersten Kompressionsrichtung (227) zu verdichten, und wobei der erste Kolbenabschnitt (165) ausgebildet ist, Gas in dem zweiten Kolbenarbeitsraum (163) mit einer oberen ersten Kolbenstirnseite (221) gegen die zweite Kompressionsstirnseite (239) in einer der ersten Kompressionsrichtung (227) entgegengesetzten zweiten Kompressionsrichtung (237) zu verdichten.Compressor (101) according to one of the preceding claims, wherein the piston working chamber (105) comprises a first piston working chamber (161) and a second piston working chamber (163) which are delimited by the compressor inner wall (133), the compressor inner wall (133) on the first Piston working space (161) is closed off by a first compression end face (170), the compressor inner wall (133) being closed off at the second piston working space (163) by a second compression end face (239), wherein the compressor piston (103) has a first piston section (165) which is movably mounted between the first piston working chamber (161) and the second piston working chamber (163), wherein the first piston section (165) is designed to compress gas in the first piston working chamber (161) with a lower, first piston end face (219) against the first compression end face (170) in a first compression direction (227), and wherein the first piston section (165) is designed to compress gas in the second piston working chamber (163) with an upper, first piston end face (221) against the second compression end face (239) in a second compression direction (237) opposite to the first compression direction (227). Kompressor (101) nach Anspruch 10, wobei der erste Kolbenarbeitsraum (161) und der zweite Kolbenarbeitsraum (163) durch eine erste Kolbenverbindung (235) fluidtechnisch verbunden sind, um verdichtetes Gas und Flüssigkeit (137) durch die erste Kolbenverbindung (235) aus dem ersten Kolbenarbeitsraum (161) dem zweiten Kolbenarbeitsraum (163) zuzuführen.Compressor (101) Claim 10 , wherein the first piston working chamber (161) and the second piston working chamber (163) are fluidly connected by a first piston connection (235) to transfer compressed gas and liquid (137) through the first piston connection (235) from the first piston working chamber (161) to the second Supply piston working space (163). Kompressor (101) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei an dem Gaskanal (107) ein Gasventil angeordnet ist, wobei das Gasventil ausgebildet ist, den Gaskanal (107) während des Verdichtens des Gases in dem Kolbenarbeitsraum (105, 161, 163) fluidtechnisch zu sperren, und wobei das Gasventil ausgebildet ist, den Gaskanal (107) während einer Niederdruckphase in dem Kolbenarbeitsraum (105, 161, 163) fluidtechnisch freizugeben, um Gas dem Kolbenarbeitsraum (105, 161, 163) zuzuführen.Compressor (101) according to one of the preceding claims, wherein a gas valve is arranged on the gas channel (107), the gas valve being designed to fluidically close the gas channel (107) during the compression of the gas in the piston working space (105, 161, 163) block, and wherein the gas valve is designed to fluidly release the gas channel (107) during a low-pressure phase in the piston working chamber (105, 161, 163) in order to supply gas to the piston working chamber (105, 161, 163). Kompressor (101) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei an dem Flüssigkeitskanal (115) ein Flüssigkeitsventil (231) angeordnet ist, wobei das Flüssigkeitsventil (231) ausgebildet ist, den Flüssigkeitskanal (115) während des Verdichtens des Gases in dem Kolbenarbeitsraum (105, 161, 163) fluidtechnisch zu sperren, und wobei das Flüssigkeitsventil (231) ausgebildet ist, den Flüssigkeitskanal (115) während einer Niederdruckphase in dem Kolbenarbeitsraum (105, 161, 163) fluidtechnisch freizugeben, um Flüssigkeit (137) dem Kolbenarbeitsraum (105, 161, 163) zuzuführen.Compressor (101) according to one of the preceding claims, wherein a liquid valve (231) is arranged on the liquid channel (115), wherein the liquid valve (231) is formed, the liquid channel (115) during the compression of the gas in the piston working space (105, 161, 163) fluidly to block, and wherein the liquid valve (231) is designed to fluidically release the liquid channel (115) during a low-pressure phase in the piston working space (105, 161, 163) in order to fluid (137) the piston working space (105, 161 , 163). Kompressor (101) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei an dem Kompressor (101) eine Flüssigkeitspumpe (245) angeordnet ist, welche ausgebildet ist, die Flüssigkeit (137) durch den Flüssigkeitskanal (115) in den Kolbenarbeitsraum (105) zu pumpen.Compressor (101) according to one of the preceding claims, wherein a liquid pump (245) is arranged on the compressor (101), which is designed to pump the liquid (137) through the liquid channel (115) into the piston working space (105). Kompressor (101) nach Anspruch 14, wobei an der Flüssigkeitspumpe (245) ein Antrieb (255) zum Antreiben der Flüssigkeitspumpe (245) angeordnet ist, wobei der Antrieb (255) ausgebildet ist, den Kompressorkolben (103) und die Flüssigkeitspumpe (245) gemeinsam anzutreiben.Compressor (101) Claim 14 wherein a drive (255) for driving the liquid pump (245) is arranged on the liquid pump (245), the drive (255) being designed to drive the compressor piston (103) and the liquid pump (245) together. Kompressor (101) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Kompressor (101) eine erste Kompressorstufe (155) und eine zweite Kompressorstufe (157) aufweist, wobei die erste Kompressorstufe (155) einen ersten Kolbenarbeitsraum (161) aufweist, welcher durch die Kompressorinnenwandung (133) begrenzt ist, wobei die Kompressorinnenwandung (133) durch eine erste Kompressionsstirnseite (170) abgeschlossen ist, wobei die erste Kompressorstufe (155) zumindest einen Gaskanal (107) aufweist, welcher durch die Kompressorinnenwandung (133) zum ersten Kolbenarbeitsraum (161) hin geführt und ausgebildet ist, dem ersten Kolbenarbeitsraum (161) Gas zuzuführen, wobei der Kompressorkolben (103) einen ersten Kolbenabschnitt (165) aufweist, welcher in dem ersten Kolbenarbeitsraum (161) bewegbar gelagert und ausgebildet ist, das dem ersten Kolbenarbeitsraum (161) durch den Gaskanal (107) zugeführte Gas mit einer ersten Kolbenstirnseite (169) gegen die erste Kompressionsstirnseite (170) zu verdichten, wobei die erste Kompressorstufe (155) einen ersten Flüssigkeitskanal (171) zum Führen einer Flüssigkeit (137) aufweist, wobei der erste Flüssigkeitskanal (171) durch die Kompressorinnenwandung (133) zum ersten Kolbenarbeitsraum (161) hin geführt und ausgebildet ist, die Flüssigkeit (137) über die Kompressorinnenwandung (133) zur ersten Kolbenstirnseite (169) hin abzugeben, wobei die erste Kompressorstufe (155) in der ersten Kompressionsstirnseite (170) ein erstes Auslassventil (175) zum Abführen des verdichteten Gases und der Flüssigkeit (137) aus der ersten Kompressorstufe (155) angeordnet ist, wobei das erste Auslassventil (175) mit einer ersten Stufenzuführung (177) fluidtechnisch verbunden ist, wobei die zweite Kompressorstufe (157) einen zweiten Kolbenarbeitsraum (163) aufweist, welcher durch die Kompressorinnenwandung (133) begrenzt ist, wobei die Kompressorinnenwandung (133) durch eine zweite Kompressionsstirnseite (239) abgeschlossen ist, wobei die zweite Kompressorstufe(157) mit einer zweiten Stufenzuführung (211) fluidtechnisch verbunden ist, wobei die zweite Stufenzuführung (211) durch die Kompressorinnenwandung (133) zum zweiten Kolbenarbeitsraum (163) hin geführt und ausgebildet ist, dem zweiten Kolbenarbeitsraum (163) Gas und Flüssigkeit (137) zuzuführen, wobei der Kompressorkolben (103) einen zweiten Kolbenabschnitt (167) aufweist, welcher in dem zweiten Kolbenarbeitsraum (163) bewegbar gelagert und ausgebildet ist, das dem zweiten Kolbenarbeitsraum (163) durch die zweite Stufenzuführung (211) zugeführte Gas mit einer zweiten Kolbenstirnseite (213) gegen die zweite Kompressionsstirnseite (239) zu verdichten, wobei die zweite Kompressorstufe (157) in der zweiten Kompressionsstirnseite (239) ein zweites Auslassventil (217) zum Abführen des verdichteten Gases und der Flüssigkeit (137) aus der zweiten Kompressorstufe (157) angeordnet ist.Compressor (101) according to one of the preceding claims, wherein the compressor (101) has a first compressor stage (155) and a second compressor stage (157), wherein the first compressor stage (155) has a first piston working chamber (161) which is delimited by the compressor inner wall (133), the compressor inner wall (133) being closed by a first compression face (170), the first compressor stage (155) having at least one gas duct (107) which is guided through the compressor inner wall (133) to the first piston working chamber (161) and is designed to supply gas to the first piston working chamber (161), wherein the compressor piston (103) has a first piston section (165) which is movably mounted and designed in the first piston working chamber (161), counteracting the gas supplied to the first piston working chamber (161) through the gas channel (107) with a first piston face (169) compressing the first compression face (170), wherein the first compressor stage (155) has a first liquid channel (171) for guiding a liquid (137), the first liquid channel (171) being guided and formed through the compressor inner wall (133) to the first piston working chamber (161), the liquid (137) ) via the compressor inner wall (133) to the first piston face (169), the first compressor stage (155) in the first compression face (170) having a first outlet valve (175) for discharging the compressed gas and the liquid (137) from the first Compressor stage (155) is arranged, wherein the first outlet valve (175) is fluidly connected to a first stage supply (177), wherein the second compressor stage (157) has a second piston working chamber (163) which is delimited by the compressor inner wall (133), the compressor inner wall (133) being closed by a second compression end face (239), wherein the second compressor stage (157) is fluidically connected to a second stage feed (211), the second stage feed (211) being guided and formed through the compressor inner wall (133) to the second piston working chamber (163), the second piston working chamber (163) being gas and To supply liquid (137), wherein the compressor piston (103) has a second piston section (167) which is movably mounted and designed in the second piston working chamber (163), the gas fed to the second piston working chamber (163) through the second stage feed (211) with a second piston face (213) to compress against the second compression end face (239), wherein the second compressor stage (157) a second outlet valve (217) is arranged in the second compression end face (239) for discharging the compressed gas and the liquid (137) from the second compressor stage (157). Kompressor (101) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Flüssigkeit (137) einen flüssigen Wasserstoffträger (LOHC) umfasst, wobei der flüssige Wasserstoffträger ausgebildet ist, Wasserstoff reversibel zu binden und freizusetzen, wobei das Gas Wasserstoff umfasst, und wobei der Kompressor (101) ausgebildet ist, Wasserstoff zu verdichten, um verdichteten Wasserstoff zu erhalten.Compressor (101) according to one of the preceding claims, wherein the liquid (137) comprises a liquid hydrogen carrier (LOHC), wherein the liquid hydrogen carrier is designed to reversibly bind and release hydrogen, wherein the gas comprises hydrogen, and wherein the compressor (101 ) is designed to compress hydrogen to obtain compressed hydrogen. Kompressor (101) nach Anspruch 17, wobei der flüssige Wasserstoffträger eine Kohlenwasserstoff-Verbindung mit einem ausgedehnten π-konjugierten System umfasst, wobei die Kohlenwasserstoff-Verbindung mit dem ausgedehnten π-konjugierten System insbesondere ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend aromatische Kohlenwasserstoffe, polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe, polycyclische heteroaromatische Kohlenwasserstoffe, π-konjugierte organische Polymere oder eine Kombination davon, und insbesondere ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend N-Ethylcarbazol, Dibenzyltoluol, Benzyltoluol oder Mischungen davon.Compressor (101) Claim 17 , wherein the liquid hydrogen carrier comprises a hydrocarbon compound with an extended π-conjugated system, wherein the hydrocarbon compound with the extended π-conjugated system is selected in particular from a group comprising aromatic Hydrocarbons, polycyclic aromatic hydrocarbons, polycyclic heteroaromatic hydrocarbons, π-conjugated organic polymers or a combination thereof, and in particular is selected from the group comprising N-ethylcarbazole, dibenzyltoluene, benzyltoluene or mixtures thereof. Dehydrierungssystem (100) zum Dehydrieren eines flüssigen Wasserstoffträgers (LOHC) mit: - dem Kompressor (101) nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 18, wobei dem Kompressor (101) über den Gaskanal (107) gasförmiger Wasserstoff zuführbar ist, wobei dem Kompressor (101) über den Flüssigkeitskanal (115) flüssiger Wasserstoffträger zuführbar ist, und wobei der Kompressor (101) ausgebildet ist, den gasförmigen Wasserstoff zu verdichten, um verdichteten Wasserstoff zu erhalten; - einer Gasreinigungseinrichtung (119), welche mit dem Kompressor (101) fluidtechnisch verbunden und ausgebildet ist, den verdichteten Wasserstoff von dem flüssigen Wasserstoffträger zu trennen; und - einer Dehydriereinrichtung (127), welche mit der Gasreinigungseinrichtung (119) fluidtechnisch verbunden und ausgebildet ist, Wasserstoff aus dem flüssigen Wasserstoffträger freizusetzen, wobei die Dehydriereinrichtung (127) durch den Gaskanal (107) mit dem Kompressor (101) fluidtechnisch verbunden ist, um den freigesetzten Wasserstoff dem Kompressor (101) erneut zuzuführen.Dehydration system (100) for dehydrating a liquid hydrogen carrier (LOHC) with: - the compressor (101) according to one of the preceding Claims 1 to 18th wherein the compressor (101) can be supplied with gaseous hydrogen via the gas duct (107), wherein the compressor (101) can be supplied with liquid hydrogen carrier via the liquid duct (115), and the compressor (101) is designed to compress the gaseous hydrogen to obtain compressed hydrogen; - A gas cleaning device (119) which is fluidly connected to the compressor (101) and is designed to separate the compressed hydrogen from the liquid hydrogen carrier; and - a dehydrogenation device (127) which is fluidly connected to the gas cleaning device (119) and is designed to release hydrogen from the liquid hydrogen carrier, the dehydrogenation device (127) being fluidically connected to the compressor (101) through the gas duct (107), in order to supply the released hydrogen to the compressor (101) again. Dehydrierungssystem (100) nach Anspruch 19, wobei der Flüssigkeitskanal (115) mit einem Flüssigkeitsspeicher (113) zum Speichern einer energiereichen, hydrierten Form des flüssigen Wasserstoffträgers fluidtechnisch verbunden ist.Dehydration system (100) Claim 19 wherein the liquid channel (115) is fluidly connected to a liquid reservoir (113) for storing an energy-rich, hydrated form of the liquid hydrogen carrier. Dehydrierungssystem (100) nach Anspruch 19 oder 20, wobei die Dehydriereinrichtung (127) mit einem weiteren Flüssigkeitsspeicher (131) fluidtechnisch verbunden ist, wobei der weitere Flüssigkeitsspeicher (131) ausgebildet ist, eine dehydrierte energiearme Form des flüssigen Wasserstoffträgers nach dem Freisetzen des gasförmigen Wasserstoffs zu speichern.Dehydration system (100) Claim 19 or 20th , wherein the dehydration device (127) is fluidly connected to a further liquid reservoir (131), the further liquid reservoir (131) being designed to store a dehydrated, low-energy form of the liquid hydrogen carrier after the gaseous hydrogen has been released. Dehydrierungssystem (100) nach einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei die Gasreinigungseinrichtung (119) mit einem Wasserstoff-Druckbehälter (123) fluidtechnisch verbunden ist, wobei der Wasserstoff-Druckbehälter (123) ausgebildet ist, den verdichteten Wasserstoff nach der Trennung von dem flüssigen Wasserstoffträger zu speichern.Dehydration system (100) according to one of the Claims 19 to 21 wherein the gas cleaning device (119) is fluidly connected to a hydrogen pressure vessel (123), the hydrogen pressure vessel (123) being designed to store the compressed hydrogen after separation from the liquid hydrogen carrier. Hydrierungssystem (263) zum Hydrieren eines flüssigen Wasserstoffträgers (LOHC) mit: - dem Kompressor (101) nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 18, wobei dem Kompressor (101) über den Gaskanal (107) gasförmiger Wasserstoff zuführbar ist, wobei dem Kompressor (101) über den Flüssigkeitskanal (115) flüssiger Wasserstoffträger zuführbar ist, wobei der Kompressor (101) ausgebildet ist, den gasförmigen Wasserstoff zu verdichten, um verdichteten Wasserstoff zu erhalten, wobei der Kompressor (101) einen Katalysator (269) aufweist, welcher an der Kompressorinnenwandung (133) und/oder an der Kolbenstirnseite (109) angeordnet und ausgebildet ist, die chemische Bindung von Wasserstoff an den flüssigen Wasserstoffträger zu katalysieren.Hydrogenation system (263) for hydrogenating a liquid hydrogen carrier (LOHC) with: - the compressor (101) according to one of the preceding Claims 1 to 18th , wherein the compressor (101) can be supplied with gaseous hydrogen via the gas duct (107), wherein the compressor (101) can be supplied with liquid hydrogen carrier via the liquid duct (115), the compressor (101) being designed to compress the gaseous hydrogen, in order to obtain compressed hydrogen, wherein the compressor (101) has a catalyst (269) which is arranged on the compressor inner wall (133) and / or on the piston face (109) and is designed to chemically bond hydrogen to the liquid hydrogen carrier catalyze. Hydrierungssystem (263) nach Anspruch 23, wobei der Kompressor (101) mit einem Flüssigkeitsspeicher (113) zum Speichern des flüssigen Wasserstoffträgers in einer hydrierten energiereichen Form fluidtechnisch verbunden ist.Hydrogenation system (263) Claim 23 wherein the compressor (101) is fluidly connected to a liquid reservoir (113) for storing the liquid hydrogen carrier in a hydrogenated high-energy form. Hydrierungssystem (263) nach Anspruch 23 oder 24, wobei der Flüssigkeitskanal (115) mit einem weiteren Flüssigkeitsspeicher (131) fluidtechnisch verbunden ist, wobei der weitere Flüssigkeitsspeicher (131) ausgebildet ist, den flüssigen Wasserstoffträger in einer dehydrierten energiearmen Form zu speichern.Hydrogenation system (263) Claim 23 or 24 wherein the liquid channel (115) is fluidically connected to a further liquid reservoir (131), the further liquid reservoir (131) being designed to store the liquid hydrogen carrier in a dehydrated, low-energy form. Hydrierungssystem (263) nach einem der Ansprüche 23 bis 25, wobei der Katalysator (269) Katalysatorpartikel oder einen Katalysatorschaum umfasst, und insbesondere einen Übergangsmetallkatalysator umfasst.Hydrogenation system (263) according to one of the Claims 23 to 25th wherein the catalyst (269) comprises catalyst particles or a catalyst foam, and in particular comprises a transition metal catalyst. Hydrierungssystem (263) nach einem der Ansprüche 23 bis 26, wobei die Kompressorinnenwandung (133) als eine Doppelwandung ausgebildet ist, wobei die Doppelwandung einen Fluidkanal (271) zur Kühlung der Kompressorinnenwandung (133) aufweist.Hydrogenation system (263) according to one of the Claims 23 to 26th , wherein the compressor inner wall (133) is designed as a double wall, the double wall having a fluid channel (271) for cooling the compressor inner wall (133). Hydrierungssystem (263) nach einem der Ansprüche 23 bis 27, wobei der Kompressorkolben (103) eine Kolbenarbeitsraumkühlung (273) aufweist, welche ausgebildet ist, den Kompressorkolben (103) und den Kolbenarbeitsraum (105) zu kühlen.Hydrogenation system (263) according to one of the Claims 23 to 27 , wherein the compressor piston (103) has a piston working chamber cooling system (273) which is designed to cool the compressor piston (103) and the piston working chamber (105).
DE102016108026.8A 2016-04-29 2016-04-29 Compressor for compressing a gas Active DE102016108026B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016108026.8A DE102016108026B4 (en) 2016-04-29 2016-04-29 Compressor for compressing a gas

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016108026.8A DE102016108026B4 (en) 2016-04-29 2016-04-29 Compressor for compressing a gas

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102016108026A1 DE102016108026A1 (en) 2017-11-02
DE102016108026B4 true DE102016108026B4 (en) 2021-06-10

Family

ID=60081409

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016108026.8A Active DE102016108026B4 (en) 2016-04-29 2016-04-29 Compressor for compressing a gas

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102016108026B4 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109353987A (en) * 2018-11-23 2019-02-19 汽解放汽车有限公司 A kind of liquid hydrogen storage material and preparation method thereof
AT524140A1 (en) * 2020-08-25 2022-03-15 Gs Gruber Schmidt Process for compressing hydrogen with liquid carbon dioxide
DE102021201368A1 (en) 2021-02-12 2022-08-18 Hydrogenious Lohc Technologies Gmbh Method and system for providing compressed hydrogen gas released from a carrier material
DE102021203884B4 (en) * 2021-04-19 2023-02-09 Hydrogenious Lohc Technologies Gmbh Method and system for providing hydrogen gas

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE357858C (en) * 1915-02-20 1922-09-01 Handel Mij Rohta Method and device for cooling air and gas compressors
US2404660A (en) * 1943-08-26 1946-07-23 Wilfred J Rouleau Air compressor
DE69715435T2 (en) * 1996-10-14 2003-07-31 Innogy Plc DEVICE FOR REGULATING GAS TEMPERATURE IN COMPRESSORS

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE357858C (en) * 1915-02-20 1922-09-01 Handel Mij Rohta Method and device for cooling air and gas compressors
US2404660A (en) * 1943-08-26 1946-07-23 Wilfred J Rouleau Air compressor
DE69715435T2 (en) * 1996-10-14 2003-07-31 Innogy Plc DEVICE FOR REGULATING GAS TEMPERATURE IN COMPRESSORS

Also Published As

Publication number Publication date
DE102016108026A1 (en) 2017-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102016108026B4 (en) Compressor for compressing a gas
EP3639314B1 (en) Device and method for producing electricity using hydrogen and a hydrogen storage medium
DE10201893B4 (en) Fuel cell system for installation in a motor vehicle and method for controlling the same
EP2499343B1 (en) Thermodynamic machine and method for the operation thereof
EP1594595B1 (en) Device for supplying ammonia to a reduction catalyst arranged in an exhaust gas evacuation system got an internal combustion engine
DE102012224455A1 (en) CO2 deposition system by chemical absorption
DE102009009651B4 (en) engine system
EP2977093B1 (en) Method for separating carbon dioxide from breathing air of a submarine
EP2570164B1 (en) Device and method for removing carbon dioxide from biogas by means of absorption
DE102014110190B4 (en) Process for the separation of carbon dioxide from biogas by means of an amine-containing scrubbing solution and regeneration of the loaded scrubbing solution as well as systems for carrying out the process
EP3221256B1 (en) Loading/unloading unit for hydrogen, installation comprising said loading/unloading unit and method for storing and releasing energy
WO2015010820A1 (en) Reactor for releasing hydrogen from a liquid compound
DE102007052390A1 (en) Method and device for cleaning surfaces
EP3024568B1 (en) Reactor for release of hydrogen from a liquid compound
DE102021109017A1 (en) Hydrogen gas supply device
EP3236178A1 (en) Sorption heat pump and sorption circuit process
DD161075A3 (en) METHOD FOR ABBEER USE FOR GENERATING MECHANICAL ENERGY WITH OPTIONAL CELL GENERATION
WO2021228330A1 (en) Heat engine for converting heat energy into mechanical and/or electrical work and method for converting heat energy into mechanical and/or electrical work
EP3365276B1 (en) Reduction of the nox waste gas concentration in the production of nitric acid during a shutdown and/or start-up process of the production device
EP1736242A2 (en) Ion exchanger container, in a vehicle particularly
EP2594795B1 (en) Device for compressing a gas or a fluid comprising gaseous and liquid components, and a submarine boat containing such a device
EP2625476B1 (en) Process for heat integration by means of a refrigeration system
DE19909725C2 (en) Apparatus and method for conveying a liquid
EP3583089B1 (en) Method and device for converting carbon dioxide into methanol
DE102015112704B4 (en) steam cycle

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: HYDROGENIOUS LOHC TECHNOLOGIES GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: HYDROGENIOUS TECHNOLOGIES GMBH, 91058 ERLANGEN, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: PATENTSHIP PATENTANWALTSGESELLSCHAFT MBH, DE

R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: HYDROGENIOUS LOHC TECHNOLOGIES GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNERS: FRIEDRICH-ALEXANDER-UNIVERSITAET ERLANGEN-NUERNBERG, 91054 ERLANGEN, DE; HYDROGENIOUS LOHC TECHNOLOGIES GMBH, 91058 ERLANGEN, DE

Owner name: HYDROGENIOUS LOHC TECHNOLOGIES GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNERS: FRIEDRICH-ALEXANDER-UNIVERSITAET ERLANGEN-NUERNBERG, 91054 ERLANGEN, DE; HYDROGENIOUS TECHNOLOGIES GMBH, 91058 ERLANGEN, DE

R020 Patent grant now final