DE102022000953A1

DE102022000953A1 - Produkt bzw. Erzeugnis und Verfahren zur Wandlung, Speicherung, Bereitstellung und Nutzung von in Stoffen, wie zum Beispiel Gasen und/oder Gasgemischen oder Fluiden enthaltener Energie durch Wandlung, Speicherung, Bereitstellung und Nutzung von Stoffen, wie zum Beispiel Gase und/oder Gasgemische oder Fluide

Info

Publication number: DE102022000953A1
Application number: DE102022000953.6A
Authority: DE
Inventors: auf Antrag nicht genannt. Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-03-10
Filing date: 2022-03-10
Publication date: 2023-09-14
Also published as: DE102022000953A9

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Produkt bzw. Erzeugnis und Verfahren, das das Wandeln, Speichern, Bereitstellen und Nutzen von in Stoffen wie zum Beispiel in Gasen und/oder Gasgemischen oder Fluiden enthaltener und in andere Energieformen gewandelter Energie in in Stoffen wie zum Beispiel Gasen und/oder Gasgemischen oder Fluiden enthaltene Energie zu wandeln, ermöglicht.Mithilfe des beschriebenen Erzeugnisses bzw. Produkts und Verfahrens lassen sich unter Anderem hocheffiziente Wärme und/oder Strom erzeugende Systeme darstellen und in stationären und/oder mobilen Produkten integrieren oder als Zusatzsysteme verwenden und/oder als eigenständige stationäre und/oder mobile Produkte vermarkten.

Description

Die Erfindung betrifft ein Produkt bzw. Erzeugnis und Verfahren, das das Wandeln, Speichern, Bereitstellen und Nutzen von in Stoffen, wie zum Beispiel in Gasen und/oder Gasgemischen oder Fluiden enthaltener und in andere Energieformen gewandelter Energie, in in Stoffen wie zum Beispiel Gasen und/oder Gasgemischen oder Fluiden enthaltene Energie, gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1, ermöglicht.
Zukünftig wird zum Beispiel zur Energiespeicherung und -wandlung vermehrt Wasserstoff, unter Anderem zur Realisierung der Sektorenkoppelung, verwendet werden. Wasserstoff ist das am häufigsten im Universum vorkommende (chemische) Element. Zumeist kommt es in gebundener Form vor.
In Wasserstoff können andere Energiearten zum Beispiel (zwischen)gespeichert werden. Im Hinblick auf, während der Energiegewinnung, -wandlung und -nutzung, emissionsminimierte bzw. -neutrale Arten wären dies vor allem Energie aus der Strahlung der Sonne bzw. Sonnenenergie oder auch aus atmosphärischen Luft- und Wasserströmungen bzw. Wind und Gezeiten. Diese werden gemein hin auch als Erneuerbare Energie bezeichnet.
Um zum Beispiel in einem Land mit hoher jährlicher Sonneneinstrahlung gewonnene Sonnenenergie in einem anderen Land nutzen zu können, kann zum Beispiel mindestens ein Teil dieser zunächst in Wasserstoff umgewandelt bzw. in Wasserstoff gespeichert werden. Hierzu gibt es diversen Stand der Technik, inklusive technischer Umsetzungsverfahren und Mittel. Zum Beispiel ist die Elektrolyse von Wasser, mittels zum Beispiel Strahlungsenergie der Sonne, die zunächst mithilfe von Solaranlagen in elektrische Energie gewandelt wird und diese die Elektrolyse von Wasser zu Wasserstoff und Sauerstoff versorgt, zu nennen.
Die zum Beispiel so gewandelte Sonnenenergie wird in Wasserstoff und Sauerstoff (zwischen)gespeichert und kann nachfolgend gelagert, transportiert und andernorts für unterschiedliche Verwendungszwecke bereit gestellt und verwendet werden. Das Speichern und Bereitstellen erfolgt zum Beispiel in Behältnissen bzw. Behältern wie zum Beispiel Tank- bzw. Druckbehälter, gemeinhin bekannt als Tank oder Flasche.
Die Wandlung der zum Beispiel im Wasserstoff enthaltenen Energie erfolgt zum Beispiel mittels eines galvanischen Elements, gemeinhin auch bekannt und technisch ausgeführt als Brennstoffzelle, wobei durch eine exotherme Redox-Reaktion ein zum Beispiel nahezu sortenreiner Wasserstoff mithilfe des zum Beispiel Sauerstoffs aus zum Beispiel der Luft oxidiert wird und dabei elektrische Energie entsteht, die zum Beispiel zum Betrieb von zum Beispiel elektrischen Motoren genutzt wird.
Es ist weiterhin bekannt und thermodynamisch nachgewiesen, dass ein Teil der bei der Redoxreaktion gewandelten, im Wasserstoff enthaltenen, Energie, im Verlauf der Redox-Reaktion quasi irreversibel in Wärme übergeht und verloren geht.
Es ist weiterhin auch bekannt, dass versucht wird, diesen irreversiblen Anteil der Energiewandlung zu reduzieren und den reversiblen Anteil der Energiewandlung zu erhöhen, um den Wirkungsgrad der Energiewandlung von chemischer in elektrische Energie zu steigern.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Produkt bzw. Erzeugnis und Verfahren, das das Wandeln, Speichern, Bereitstellen und Nutzen von in Stoffen wie zum Beispiel in Gasen und/oder Gasgemischen oder Fluiden enthaltener und in andere Energieformen gewandelter Energie in, in Stoffen wie zum Beispiel Gasen und/oder Gasgemischen oder Fluiden enthaltener Energie zu wandeln, ermöglicht, darzustellen.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in der Anwendung des Prinzips zur Wandlung von Ausgangsstoffe bzw. Edukten, wie zum Beispiel Gasen und/oder Gasgemischen oder Fluiden in Reaktionsprodukte, wie zum Beispiel Gase und/oder Gasgemische oder Fluide und der Wandlung eines Teils, der in den Ausgangsstoffe enthaltenen Energie, in thermische, elektrische und in, in Reaktionsprodukten bzw. Stoffen, wie zum Beispiel Gase und/oder Gasgemischen oder Fluiden gespeicherte Energie, wie zum Beispiel die in den Verbindungen der Reaktionsprodukte bzw. Stoffe gespeicherte Energie, und der Nutzung mindestens eines Teils der frei werdenden thermischen Reaktions-Energie und der Wandlung mindestens eines Teils der während der Reaktionen entstandenen Energie in, in Zwischenprodukten und Produkten bzw. Stoffen gebundener Energie und der Wandlung von mindestens eines Teils der dabei entstandenen Reaktionsprodukte bzw. Stoffe, wie zum Beispiel Gase und/oder Gasgemische oder Fluide, in Stoffe, die den Ausgangs-Stoffen, wie zum Beispiel Gasen und/oder Gasgemischen oder Fluiden ähneln und/oder gleichen, sich jedoch in ihren physikalischen Zustandsgrößen, vor allem in ihren Aggregatszuständen, in ihren Drücken und in ihren Temperaturen unterscheiden können, sowie der Nutzung eines Teils der während der Wandlungen und Reaktionen entstandenen thermischen Energie.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung des weiteren im zeitgleichen und/oder zeitversetzten Ablauf mindestens einer exothermen galvanischen Redoxreaktion und mindestens einer endothermen umgekehrten galvanischen Redoxreaktion im gleichen System oder Erzeugnis bzw. Produkt und mindestens einem teilweisen Nutzen eines Teils der Produkte die während des Ablaufs der exothermen galvanischen Redoxreaktion entstehen, als Edukte für die endotherme umgekehrt galvanische Redoxreaktion, sowie mindestens einem teilweisen Nutzen eines Teils der Produkte im Verlauf der exothermen galvanischen Redoxreaktion, die während der endothermen umgekehrt galvanischen Redoxreaktion entstehen und mindestens einem teilweisen Zuführen der in den Reaktionen und/oder ihren Teilreaktionen weiter notwendigen Edukte und Zwischenprodukte von außerhalb des Systems oder des Erzeugnisses bzw. des Produkts und mindestens dem teilweisen Ausgleich noch fehlender Reaktionsenergie durch Zuführen von außerhalb des Systems oder des Erzeugnisses bzw. des Produkts während der endotherm ablaufenden Reaktionen und der Verwendung des mindestens einen Teils der im Verlauf der exothermen und/oder endothermen Reaktionen im System oder Erzeugnis bzw. Produkt entstandenen thermischen Energie im System oder Erzeugnis bzw. Produkt und der Verwendung mindestens eines anderen Teils der während der ablaufenden exothermen und/oder endothermen Reaktionen entstandenen thermischen Energie außerhalb des galvanisch und/oder umgekehrt galvanisch arbeitenden Systems oder Erzeugnisses bzw. Produkts.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung weiterhin im zeitgleichen und/oder zeitversetzten Betrieb mindestens einer galvanischen Redoxreaktion-Zelle und mindestens einer umgekehrt betriebenen galvanischen Redoxreaktion-Zelle, wobei vorteilhafterweise der mindestens eine Teil der entstehenden Zwischenprodukte und Produkte der mindestens einen galvanischen Redoxreaktion-Zelle mindestens ein Teil der Edukte und Zwischenprodukte der mindestens einen umgekehrt betriebenen galvanischen Redoxreaktion-Zelle ist und mindestens ein Teil der durch die mindestens eine galvanische Redoxreaktion-Zelle produzierte elektrische und/oder thermische Leistung mindestens einen Teil der elektrischen und/oder thermischen Leistung für die Betriebdauer der mindestens einen umgekehrt betriebenen galvanischen Redoxreaktion-Zelle als elektrische und/oder thermische Energie zur Verfügung steht.
Die mindestens eine galvanische Redoxreaktion-Zelle des nachfolgend beschriebenen Erzeugnisses bzw. Produkts und Verfahrens besteht aus mindestens zwei Teilzellen bzw. Halbzellen und die mindestens eine umgekehrt betriebene galvanische Redoxreaktion-Zelle aus mindestens zwei Teilzellen bzw. Halbzellen besteht, wobei die Teilzellen bzw. Halbzellen sowohl der galvanischen Redoxreaktion-Zelle, als auch der umgekehrt betriebenen galvanischen Redoxreaktion-Zelle umgeschaltet werden können, um zeitgleich oder zeitlich versetzt ein- oder mehrzwischenstufige Oxidationsreaktionen oder zeitgleich oder zeitlich versetzt ein- oder mehrzwischenstufige Reduktionsreaktionen darzustellen und/oder zeitgleich oder zeitlich versetzt unterschiedliche Stoffe und/oder Zwischenprodukte zu Produkten zu wandeln.
Die mindestens eine galvanische Redoxreaktion-Zelle und ihre mindestens zwei Teilzellen bzw. Halbzellen des nachfolgend beschriebenen Erzeugnisses bzw. Produkts und Verfahrens sind so beschaffen, dass mindestens ein Teil der aus den Zwischenreaktions- und/oder Reaktionsabläufen entstehenden Energie, wie zum Beispiel ein Teil der thermischen und/oder elektrischen Energie, zeitgleich und/oder zeitlich versetzt im Erzeugnis bzw. Produkt und Verfahren genutzt und/oder zeitgleich und/oder zeitlich versetzt daraus entnommen und zeitgleich und/oder zeitlich versetzt außerhalb des Erzeugnisses bzw. Produkts und Verfahrens genutzt und/oder weiter verarbeitet wird, sowie elektrische Energie und/oder thermische Energie von Außerhalb des Erzeugnisses bzw. Produkts und Verfahrens zeitgleich und/oder zeitlich versetzt in das Erzeugnis bzw. Produkt und Verfahren eingebracht wird.
Vorteilhafterweise wird weder der mindestens einen galvanischen Redoxreaktion-Zelle noch der mindestens einen umgekehrt betriebenen galvanischen Redoxreaktion-Zelle thermische Energie von außerhalb des Systems zugeführt, noch wird vorteilhafterweise der galvanischen Redoxreaktion-Zelle während ihres Betriebs, noch während ihres umgekehrten Betriebs thermische Energie von außerhalb des Systems zugeführt. Vorteilhaferweise ist das Erzeugnis bzw. Produkt und Verfahren so beschaffen, dass annähernd die gesamte, während des Betriebs, entstehende thermische Energie, vorteilhafterweise 100% dieser, während des Betriebs des Erzeugnisses bzw. Produkts und Verfahrens verbraucht und/oder genutzt wird.
Die mindestens eine galvanische Redoxreaktion-Zelle und ihre mindestens zwei Teilzellen bzw. Halbzellen sind weiterhin auch so beschaffen, dass mindestens ein Teil der während der Reaktionen und/oder Zwischenreaktionen gewandelten und/oder entstandenen und/oder eingebrachten Stoffe, wie zum Beispiel Gase und/oder Gasgemische oder Fluide zeitgleich und/oder zeitlich versetzt entnommen und/oder eingebracht werden.
Die galvanischen Redoxreaktion-Zellen und auch ihre mindestens zwei Teilzellen bzw. Halbzellen sind räumlich zueinander angeordnet, vorteilhafterweise untereinander oder übereinander und/oder nebeneinander, und sie sind elektrisch und/oder ionisch und/oder thermisch und/oder chemisch und/oder elektrochemisch miteinander intra- und/oder interaktiv.
Durch Variation der Anzahl der galvanischen Redoxreaktion-Zellen und auch ihre mindestens zwei Teilzellen bzw. Halbzellen und/oder in der Variation ihrer räumlichen Anordnungen zueinander und/oder in ihren eingestellten Betriebszuständen und/oder deren Veränderungen über Zeit und der Einstellung und/oder Variation vor allem der elektrischen und/oder ionischen und/oder thermischen Intra- und/oder Interaktionen und/oder Verbindungen werden Erzeugnisse bzw. Produkte und Verfahren unterschiedlich hoher Maximal-Leistung und/oder unterschiedlich hoher Dauerleistung aufgebaut, vorteilhafterweise zwischen mehreren Watt bis mehreren Gigawatt, vorteilhafterweise zwischen 250Watt und 2500 Gigawatt.
Vorteilhafterweise ist die mindestens eine galvanische Redoxreaktion-Zelle und ihre mindestens zwei Teilzellen bzw. Halbzellen des nachfolgend beschriebenen Erzeugnisses bzw. Produkts und Verfahrens auch so beschaffen und auch derart ausgelegt, dass während und/oder nach den Teilreaktionen und/oder Reaktionen in den Teilzellen thermische Energie bzw. Wärme durch zum Beispiel Strahlung entstehen kann und vorteilhafterweise ist die mindestens eine galvanische Redoxreaktion-Zelle und ihre mindestens zwei Teilzellen bzw. Halbzellen und/oder ihre Oberflächen und/oder ihre Stoffeigenschaft weiterhin auch so beschaffen, dass ihr in Lösung übergehender Werkstoff-Anteil und/oder ihre Stoffeigenschaft geänderte Oberflächen und/oder ihre geänderte Stoffeigenschaften, für die Lebensdauer des für den jeweiligen unterschiedlichen Verwendungs- und Nutzungszweck erzeugten Erzeugnisses bzw. Produkts und Verfahrens, bis zum Erreichen der maximalen Lebensdauer die maximal zulässige Veränderung nicht übersteigt.
Die mindestens eine galvanische Redoxreaktion-Zelle wandelt in ihren mindestens zwei Teilzellen bzw. Halbzellen chemische Energie von zum Beispiel Wasserstoff und Sauerstoff in elektrische und thermische Leistung und im Verlauf der Zeit in elektrische und thermische Energie um, wobei die eine Teilzelle bzw. Halbzelle als Kathode und die andere als Anode reagiert und an der Kathode vorteilhafterweise Wasser entsteht und an der Anode vorteilhafterweise Wasserstoff verbraucht wird und in den Teilzellen bzw. Halbzellen der umgekehrt betriebenen galvanischen Redoxreaktion-Zelle elektrische und thermische Energie verbraucht wird und an ihrer Anode-Teil- bzw. Halbzelle Wasser verbraucht wird und Sauerstoff entsteht und an ihrer Kathode-Teil- bzw. Halbzelle Wasserstoff entsteht und dabei während des umgekehrt galvanischen Betriebs thermische Energie entsteht.
Das Erzeugnis bzw. Produkt und Verfahren ist vorteilhafterweise so beschaffen und auch derart ausgelegt und verfügt über Bauteile, Komponenten, Subsysteme und Teilsysteme, dass vorteilafterweise die während des Betriebs entstandenen Zwischenstoffe und/oder Stoffe, wie zum Beispiel Gase oder Fluide und/oder auch die entstandene Energie und/oder verbrauchte Energie gewandelt und/oder ungewandelt und/oder teilweise gewandelt und/oder gebunden und/oder ungebunden und/oder teilweise gebunden, in Teilen und/oder im Ganzen gespeichert und/oder zwischengespeichert werden.
Das Erzeugnis bzw. Produkt und Verfahren ist vorteilhafterweise so beschaffen und verfügt über Bauteile, Komponenten, Subsysteme und Systeme, wie zum Beispiel Pumpen, Kompressoren, Wärmetauscher, Behälter, so dass vorteilafterweise die physikalischen Zustandsgrößen der während des Betriebs entstandenen Zwischenstoffe und/oder Stoffe, wie zum Beispiel Gase oder Fluide, wie zum Beispiel Druck, Temperatur und Aggregatszustand konstant gehalten oder verändert werden.
Das beschriebene Erzeugnis bzw. Produkt und Verfahren besteht aus weiteren Bauteilen und Komponenten, wie zum Beispiel Ventile, Leitungen, Rohre und Filter.
Das beschriebene Erzeugnis bzw. Produkt und Verfahren ist in der Lage Beschleunigungsenergie und/oder Lageenergie und/oder Stoffenergie und/oder thermische Energie und/oder Reibleistungsenergie und/oder Strahlungsenergie und/oder Energie aus Strömungen und/oder Höhenenergie und/oder Verdampfungsenergie zeitgleich und/oder zeitlich versetzt in Zwischenstoffe und Stoffe wie zum Beispiel Gase oder Fluide zu wandeln und/oder zwischen zu speichern und/oder zu speichern und diese zeitlich versetzt als thermische und/oder elektrische Energie zu nutzen und/oder weiter zu verarbeiten und/oder in Beschleunigungsenergie und/oder Lageenergie und/oder Stoffenergie und/oder thermische Energie und/oder Reibleistungsenergie und/oder Strahlungsenergie und/oder Energie aus Strömungen und/oder Höhenenergie und/oder Verdampfungsenergie zurück zu wandeln.
Mindestens ein Teil der von Außerhalb des Erzeugnisses bzw. Produkts und Verfahrens zeitgleich und/oder zeitlich versetzt in das Erzeugnis bzw. Produkt und Verfahren eingebrachten Energie wird zum Beispiel aus weithin als „nicht erneuerbar“ bekannten Energien und/oder aus weithin als „erneuerbar“ bekannten Energien bzw. Energieformen, sowie grundsätzlich aus allen denkbaren und existierenden Energiearten und/oder. Energieformen und ihren Zwischenarten und/oder -formen und/oder -wandlungen und in allen ihren denkbaren Zusammensetzungen, wie zum Beispiel elektromagnetische Strahlungsenergie der Sonne und/oder Bewegungsenergie und/oder Lageenergie eingebracht. Vorteilhafterweise besteht mindestens der größere Teil der von Außerhalb des Erzeugnisses bzw. Produkts und Verfahrens zeitgleich und/oder zeitlich versetzt in das Erzeugnis bzw. Produkt und Verfahren eingebrachte Energie aus weithin als „erneuerbar“ bekannten Energien und ihren Zwischenformen, -arten und -wandlungen und in allen ihren denkbaren Zusammensetzungen.
Das beschriebene Erzeugnis bzw. Produkt und Verfahren weist vorteilhafterweise steuer- und/oder regelbare chemische und physikalische und elektrochemische Reaktionsvorgänge, sowie chemische und physikalische und elektrochemische Wandlungs- und Diffusionsvorgänge, sowie energetische Wandlungsvorgänge, sowie ionische und elektrische Vorgänge, die in ähnlicher Weise in einer Sekundärbatterie oder Akkumulators ablaufen, wie auch chemische und physikalische und elektrochemische Reaktionsvorgänge, sowie chemische und physikalische und elektrochemische Wandlungs- und Diffusionsvorgänge, sowie steuer- und/oder regelbare energetische Wandlungsvorgänge, sowie steuer- und/oder regelbare ionische und elektrische Vorgänge, die in ähnlicher Weise in einer Brennstoffzelle ablaufen, auf.
Das beschriebene Erzeugnis bzw. Produkt und Verfahren verfügt vorteilhafterweise über eine, an den entsprechenden Verwendungs- und Nutzungszweck, angepasste und/oder optimierte Regelungs- und Steuerungstechnik und -systematik, bestehend aus inkl. Regelungs- und Steuerungsalgorithmen inkl. Regelungs- und Steuerungsalgorithmen, elektrischen und elektronischen, analogen und digitalen Hardware-Komponenten, Betriebssoftware und Steuer- und Regelgliedern und Sensoren und Aktoren und elektrischen und elektronischen sowie digitale Information verarbeitenden Leitungen.
Mithilfe des beschriebenen Erzeugnisses bzw. Produkts und Verfahrens werden unterschiedliche Energien und/oder Energieträger und deren physikalische und/oder chemische Zustände geändert und/oder gewandelt und/oder erzeugt, vorteilhafterweise sind dies zum Beispiel Wasserstoff, vorteilhafterweise hochreiner Wasserstoff, Sauerstoff, vorteilhafterweise hochreiner Sauerstoff, Wasser, vorteilhafterweise hochreines und/oder deionisiertes Wasser, chemische Energie, physikalische Energie, elektrische Energie und elektrochemische Energie.
Mithilfe des beschriebenen Erzeugnisses bzw. Produkts und Verfahrens werden Energie(rück)gewinnungsvorgänge bei wie zum Beispiel Beschleunigungsvorgängen, wie zum Beispiel bei negativen Beschleunigungsvorgängen realisiert und die (rück)gewonnene Energie in Energieträgern, wie zum Beispiel Gase, wie zum Beispiel Wasserstoff und wie zum Beispiel Sauerstoff und in deren physikalischen Zuständen, wie zum Beispiel Druck und Temperatur, und vor allem in deren chemischen Bindungen gespeichert.
Das beschriebene Erzeugnis bzw. Produkt und Verfahren nutzt vorteilhafterweise mindestens einen Teil seiner selbst produzierten und/oder gewandelten Stoffe und/oder seiner selbst produzierten und/oder gewandelten Energien zur Steigerung des Gesamtbetriebswirkungsgrads des Erzeugnis bzw. Produkt und Verfahren im Betrieb und/oder zur Steigerung der Wirkungsgrade mindestens eines Teils seiner Reaktions- und/oder Wandlungsvorgänge, vorteilhafterweise zur Steigerung aller Reaktions- und/oder Wandlungsvorgänge.
Mithilfe des beschriebenen Erzeugnisses bzw. Produkts und Verfahrens lassen sich Wärme und/oder Strom und gleichzeitig Stoff erzeugende und/oder wandelnde Systeme und/oder Produkte mit bis nahe zu 100% thermodynamischen Gesamt-Wirkungsgrad darstellen lassen und in stationären und/oder mobilen Produkten und/oder Systemen mindestens teilweise integrieren und zeitgleich und/oder zeitlich versetzt nutzen lassen und/oder als mindestens Zusatz-Teilsystem mindestens teilweise eigenständig zeitgleich und/oder zeitlich versetzt in stationären und/oder mobilen Produkten und/oder Systemen verwenden oder nutzen lassen und/oder als mindestens teilweise eigenständige und/oder komplett eigenständige, stationäre und/oder bewegliche und/oder mobile Produkte nutzen und/oder vertreiben lassen.
Somit ist eine technische Lösung gegeben für ein Produkt bzw. Erzeugnis und Verfahren, das das Wandeln, Speichern, Bereitstellen und Nutzen von in Stoffen wie zum Beispiel in Gasen und/oder Gasgemischen oder Fluiden enthaltener und in andere Energieformen gewandelter Energie in in Stoffen wie zum Beispiel Gasen und/oder Gasgemischen oder Fluiden enthaltene Energie zu wandeln, ermöglicht.
Mit anderen Worten wird die genannte Aufgabe gelöst durch ein Produkt bzw. Erzeugnis und Verfahren als zum Beispiel ein eigenständiges Aggregat bzw. System, verbunden mit einem und/oder gekoppelt an ein Gesamtsystem, wobei das Aggregat bzw. System aus mehreren Subsystemen, mehreren Komponenten und mehreren Bauteilen besteht und das mithilfe ablaufender galvanischer Reaktionen Stoffe wie zum Beispiel Gase und/oder Gasgemische in Stoffe wie zum Beispiel Wasser wandelt und einen dabei entstehenden Teil der thermischen und einen Teil der dabei entstehenden elektrischen Energie verbraucht und zeitgleich und/oder zeitlich versetzt mithilfe umgekehrter ablaufender galvanischer Reaktionen Fluide wie zum Beispiel Wasser in Gase und/oder Gasgemische wandelt und einen Teil der dabei entstehenden thermischen Energie verbraucht und/oder einen Teil der beim Ablauf galvanischer Reaktionen entstanden thermischen Energie verbraucht und einen weiteren Teil der während der beim Ablauf umgekehrt galvanischer Reaktionen , verbrauchten elektrischen Energie von Außerhalb des Systems bezieht und insgesamt einen größeren Teil der während der im Gesamt-Betrieb entstehenden gesamten thermischen Energie zur Nutzung außerhalb des Systems zur Verfügung stellt und einen Teil der Produkte aus den galvanischen Reaktionen als Edukte bzw. Ausgangsstoffe für den Ablauf umgekehrt galvanischer Reaktionen bereitstellt und nutzt und einen Teil der während umgekehrt ablaufenden galvanischen Reaktionen entstandenen Produkte als Edukte bzw. Ausgangsstoffe für den Ablauf der galvanischen Reaktionen bereitstellt und nutzt.
Vorteilhafter Weise kann das Erzeugnis bzw. Produkt und Verfahren an unterschiedliche Anorderungsprofile unterschiedlicher Nutzungs- bzw. Verwendungszwecke, deren technischen Anforderungen, beschrieben im Wesentlichen durch physikalische und/oder chemische Zustandsgrößen und deren Veränderung über Zeit, sowie deren wirtschaftlichen Anforderungen appliziert werden. Abhängig vom Anorderungsprofil des Nutzungs- bzw. Verwendungszwecks kann das Erzeugnis bzw. Produkt und Verfahren in im Wesentlichen Form, Abmessung bzw. Größe, Leistungsdaten, Fertigungskosten und Preis variieren.
Vorteilhafter Weise lassen sich mithilfe des beschriebenen Erzeugnisses bzw. Produkts und Verfahrens hocheffiziente Wärme und/oder Strom erzeugende Systeme darstellen und für stationäre und/oder mobile Nutzungs- bzw. Verwendungszwecke einsetzen.

Claims

Produkt bzw. Erzeugnis und Verfahren, das das Wandeln, Speichern, Bereitstellen und Nutzen von in Stoffen wie zum Beispiel in Gasen und/oder Gasgemischen oder Fluiden enthaltener und in andere Energieformen gewandelter Energie in, in Stoffen wie zum Beispiel Gasen und/oder Gasgemischen oder Fluiden enthaltene Energie, zu wandeln ermöglicht dadurch gekennzeichnet, dass es zeitgleichen und/oder zeitversetzten Ablauf mindestens einer exothermen galvanischen Redoxreaktion und mindestens einer endothermen, umgekehrten galvanischen Redoxreaktion im gleichen System oder Erzeugnis bzw. Produkt und mindestens einem teilweisen Nutzen eines Teils der Produkte die während des Ablaufs der exothermen galvanischen Redoxreaktion entstehen als Edukte für die endotherme, umgekehrte galvanische Redoxreaktion, sowie mindestens einem teilweisen Nutzen eines Teils der Produkte, die aus der endothermen umgekehrt galvanischen Redoxreaktion entstehen in Verlauf der exothermen galvanischen Redoxreaktion und mindestens einem teilweisen Zuführen der in den Reaktionen und/oder ihren Teilreaktionen notwendigen Edukte, Zwischenprodukte von außerhalb des Systems oder Erzeugnisses bzw. Produkts und mindestens dem teilweisen Ausgleich des Energiefehlbetrag durch Zuführung von außerhalb des Systems oder Erzeugnisses bzw. Produkts, der zwischen den bei exotherm ablaufenden Reaktionen entstandenen und nutzbaren elektrischen Energie und die für die endotherm ablaufenden Reaktionen notwendigen und im Verlauf dieser verbrauchten, elektrischen Energie entsteht, und der Verwendung des mindestens einen Teils der im Verlauf der exothermen und/oder endothermen Reaktionen im System oder Erzeugnis bzw. Produkt entstandenen thermischen Energie im System und der Verwendung mindestens eines anderen Teils der während der ablaufenden exothermen und/oder endothermen Reaktionen entstandenen thermischen Energie außerhalb des galvanisch und/oder umgekehrt galvanisch arbeitenden Systems genutzt wird, ermöglicht.
Produkt bzw. Erzeugnis und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es zeitgleichen und/oder zeitversetzten Betrieb mindestens einer galvanischen Redoxreaktion-Zelle und mindestens einer umgekehrt betriebenen galvanischen Redoxreaktion-Zelle, wobei vorteilhafterweise der mindestens eine Teil der entstehenden Zwischenprodukte und Produkte der mindestens einen galvanischen Redoxreaktion-Zelle mindestens ein Teil der Edukte und Zwischenprodukte der mindestens einen umgekehrt betriebenen galvanischen Redoxreaktion-Zelle ist und mindestens ein Teil der durch die mindestens eine galvanische Redoxreaktion-Zelle produzierte elektrische und/oder thermische Leistung mindestens einen Teil der elektrischen und/oder thermischen Leistung für die Betriebdauer der mindestens einen umgekehrt betriebenen galvanischen Redoxreaktion-Zelle als elektrische und/oder thermische Energie zur Verfügung steht, ermöglicht.
Produkt bzw. Erzeugnis und Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine galvanische Redoxreaktion-Zelle aus mindestens zwei Teilzellen bzw. Halbzellen und die mindestens eine umgekehrt betriebene galvanische Redoxreaktion-Zelle aus mindestens zwei Teilzellen bzw. Halbzellen besteht, wobei die Teilzellen bzw. Halbzellen sowohl der galvanischen Redoxreaktion-Zelle, als auch der umgekehrt betriebenen galvanischen Redoxreaktion-Zelle umgeschaltet werden können, um zeitgleich oder zeitlich versetzt ein- oder mehrzwischenstufige Oxidationsreaktionen oder zeitgleich oder zeitlich versetzt ein- oder mehrzwischenstufige Reduktionsreaktionen darzustellen und/oder zeitgleich oder zeitlich versetzt unterschiedliche Stoffe und/oder Zwischenprodukte zu Produkten zu wandeln.
Produkt bzw. Erzeugnis und Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die galvanischen Redoxreaktion-Zellen so beschaffen sind, dass mindestens ein Teil der aus den Zwischenreaktions- und/oder Reaktionsabläufen entstehenden Energie, wie zum Beispiel ein Teil der thermischen und/oder elektrischen Energie, zeitgleich und/oder zeitlich versetzt im Erzeugnis bzw. Produkt und Verfahren genutzt und/oder zeitgleich und/oder zeitlich versetzt daraus entnommen und zeitgleich und/oder zeitlich versetzt außerhalb des Erzeugnisses bzw. Produkts und Verfahrens genutzt und/oder weiter verarbeitet wird.
Produkt bzw. Erzeugnis und Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Betriebs keine thermische Energie von außerhalb zugeführt wird.
Produkt bzw. Erzeugnis und Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der während der Reaktionen und/oder Zwischenreaktionen gewandelten und/oder entstandenen und/oder eingebrachten Stoffe, wie zum Beispiel Gase und/oder Gasgemische oder Fluide, zeitgleich und/oder zeitlich versetzt entnommen und/oder eingebracht werden.
Produkt bzw. Erzeugnis und Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit Variation der Anzahl der galvanischen Redoxreaktion-Zellen und auch ihrer mindestens zwei Teilzellen bzw. Halbzellen und/oder in der Variation ihrer räumlichen Anordnungen zueinander und/oder in ihren eingestellten Betriebszuständen und/oder deren Veränderungen über Zeit und der Einstellung und/oder Variation vor allem der elektrischen und/oder ionischen und/oder thermischen Intra- und/oder Interaktionen und/oder Verbindungen werden Erzeugnisse bzw. Produkte und Verfahren unterschiedlich hoher Maximal-Leistung und/oder unterschiedlich hoher Dauerleistung aufgebaut, vorteilhafterweise zwischen mehreren Watt bis mehreren Gigawatt, vorteilhafterweise zwischen 250Watt und 2500 Gigawatt entstehen.
Produkt bzw. Erzeugnis und Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass chemische Energie des zum Beispiel Wasserstoffs und Sauerstoffs in elektrische und thermische Leistung und im Verlauf der Nutzug in elektrische und thermische Energie umgewandelt und als elektrische und thermische Energie genutzt wird, wobei an der Kathode vorteilhafterweise Wasser entsteht und an der Anode vorteilhafterweise Wasserstoff verbraucht wird und zeitversetzt an der Anode Wasser verbraucht wird und Sauerstoff entsteht und an der Kathode Wasserstoff entsteht.
Produkt bzw. Erzeugnis und Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es über Bauteile, Komponenten, Subsysteme und Teilsysteme, wie zum Beispiel Pumpen, Kompressoren, Wärmetauscher, Behälter verfügt, so dass vorteilafterweise die während des Betriebs entstandenen Zwischenstoffe und/oder Stoffe, wie zum Beispiel Gase oder Fluide und/oder auch die entstandene Energie und/oder verbrauchte Energie gewandelt und/oder ungewandelt und/oder teilweise gewandelt und/oder gebunden und/oder ungebunden und/oder teilweise gebunden, in Teilen und/oder im Ganzen gespeichert und/oder zwischengespeichert werden und vorteilafterweise physikalische Zustandsgrößen, wie zum Beispiel Druck, Temperatur und Aggregatszustand konstant gehalten oder verändert werden.
Produkt bzw. Erzeugnis und Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es Beschleunigungsenergie und/oder Lageenergie und/oder Stoffenergie und/oder thermische Energie und/oder Reibleistungsenergie und/oder Strahlungsenergie und/oder Energie aus Strömungen und/oder Höhenenergie und/oder Verdampfungsenergie zeitgleich und/oder zeitlich versetzt in Zwischenstoffe und Stoffe wie zum Beispiel Gase oder Fluide zu wandeln und/oder zwischen zu speichern und/oder zu speichern und diese zeitlich versetzt als thermische und/oder elektrische Energie zu nutzen und/oder weiter zu verarbeiten und/oder in Beschleunigungsenergie und/oder Lageenergie und/oder Stoffenergie und/oder thermische Energie und/oder Reibleistungsenergie und/oder Strahlungsenergie und/oder Energie aus Strömungen und/oder Höhenenergie und/oder Verdampfungsenergie zurück zu wandeln.
Produkt bzw. Erzeugnis und Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es chemische und physikalische und elektrochemische Reaktionsvorgänge, sowie chemische und physikalische und elektrochemische Wandlungs- und Diffusionsvorgänge, sowie energetische Wandlungsvorgänge, sowie ionische und elektrische Vorgänge aufweist, die in ähnlicher Weise in einer Sekundärbatterie oder Akkumulators ablaufen, wie auch chemische und physikalische und elektrochemische Reaktionsvorgänge, sowie dass es chemische und physikalische und elektrochemische Wandlungs- und Diffusionsvorgänge, sowie energetische Wandlungsvorgänge, sowie ionische und elektrische Vorgänge, die in ähnlicher Weise in einer Brennstoffzelle ablaufen, aufweist und diese steuer- und/oder regelbar sind.
Produkt bzw. Erzeugnis und Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es vorteilhafterweise über eine, an den entsprechenden Verwendungs- und Nutzungszweck, angepasste und/oder optimierte Regelungs- und Steuerungstechnik und -systematik, bestehend aus inkl. Regelungs- und Steuerungsalgorithmen inkl. Regelungs- und Steuerungsalgorithmen, elektrischen und elektronischen, analogen und digitalen Hardware-Komponenten, Betriebssoftware und Steuer- und Regelgliedern und Sensoren und Aktoren und elektrischen und elektronischen sowie digitale Information verarbeitenden Leitungen verfügt.
Produkt bzw. Erzeugnis und Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es unterschiedliche Energien und/oder Energieträger und deren physikalische und/oder chemische Zustände ändert und/oder wandelt und/oder erzeugt, vorteilhafterweise sind dies zum Beispiel Wasserstoff, vorteilhafterweise hochreiner Wasserstoff, Sauerstoff, vorteilhafterweise hochreiner Sauerstoff, Wasser, vorteilhafterweise hochreines und/oder deionisiertes Wasser, chemische Energie, physikalische Energie, elektrische Energie und elektrochemische Energie.
Produkt bzw. Erzeugnis und Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es Energie(rück)gewinnungsvorgänge bei wie zum Beispiel bei Beschleunigungsvorgängen realisiert und die (rück)gewonnene Energie in Energieträgern, wie zum Beispiel Gase, wie zum Beispiel Wasserstoff und wie zum Beispiel Sauerstoff und in deren physikalischen Zuständen, wie zum Beispiel Druck und Temperatur, und vor allem in deren chemischen Bindungen speichert.
Produkt bzw. Erzeugnis und Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens einen Teil seiner selbst produzierten und/oder gewandelten Stoffe und/oder seiner selbst produzierten und/oder gewandelten Energien zur Steigerung des Gesamtbetriebswirkungsgrads des Erzeugnis bzw. Produkt und Verfahren im Betrieb und/oder zur Steigerung der Wirkungsgrade mindestens eines Teils seiner Reaktions- und/oder Wandlungsvorgänge, vorteilhafterweise zur Steigerung aller Reaktions- und/oder Wandlungsvorgänge verwendet.
Produkt bzw. Erzeugnis und Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass damit Wärme und/oder Strom und gleichzeitig Stoff erzeugende und/oder wandelnde Systeme und/oder Produkte mit bis nahe zu 100% thermodynamischen Gesamt-Wirkungsgrad darstellen lassen und in stationären und/oder mobilen Produkten und/oder Systemen mindestens teilweise integrieren und zeitgleich und/oder zeitlich versetzt nutzen lassen und/oder als mindestens Zusatz-Teilsystem mindestens teilweise eigenständig zeitgleich und/oder zeitlich versetzt in stationären und/oder mobilen Produkten und/oder Systemen verwenden oder nutzen lassen und/oder als mindestens teilweise eigenständige und/oder komplett eigenständige, stationäre und/oder bewegliche und/oder mobile Produkte nutzen und/oder vertreiben lassen.