DE102022106175A1

DE102022106175A1 - Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie, System zum Erzeugen von elektrischer Energie und Verfahren zum Erzeugen von elektrischer Energie

Info

Publication number: DE102022106175A1
Application number: DE102022106175.2A
Authority: DE
Inventors: Markus Schlagbauer; Harald Noack
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-03-16
Filing date: 2022-03-16
Publication date: 2023-09-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung 15 zum Erzeugen von elektrischer Energie mithilfe eines strömenden Mediums 16 umfassend zumindest eine erste Elektrode 20 und eine zweite Elektrode 25, welche räumlich voneinander beabstandet sind, wobei ein elektrisches Potential zwischen der ersten und der zweiten Elektroden 20, 25 anlegbar ist. Es ist eine Ladungstrennungselektrode 30 vorhanden, welche zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 20, 25 angeordnet ist, wobei die Ladungstrennungselektrode 30 so ausgebildet ist, das vorbeiströmende Medium 16 zu ionisieren, um elektrische Ladungen 36 von dem ionisierten Medium 17 aufzunehmen, sodass die aufgenommenen, elektrischen Ladungen 36 zu einen elektrischen Betriebsmittel 40 ableitbar sind. Die Erfindung betrifft auch ein System mit einer zuvor genannten Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen von elektrischer Energie.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, ein System zum Erzeugen von elektrischer Energie gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9, ein Verfahren zum Erzeugen von elektrischer Energie gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 11 sowie die Verwendung der Vorrichtung gemäss dem Patentanspruch 14.
Technologischer Hintergrund
Das Bestreben der Gesellschaft ist es zukünftig auf Nachhaltige Energiequellen zurückzugreifen. Daher ist jedenfalls auf die Verbrennung von fossilen Brennstoffen zu verzichten. Neben Wasserkraft, Biomasse und Solarenergieerzeugung ist die elektrische Energieerzeugung aus Windenergie eine vielversprechende Variante, um die Kohlendioxidfreisetzung auf der Erde zu reduzieren.
Aus dem Stand der Technik sind neben klassischen Windrädern auch Vorrichtungen zur Erzeugung von elektrischer Energie ohne aktiv bewegliche Komponenten bekannt.
Die WO 2009/094441 A1 offenbart eine elektrohydrodynamische Windenergieanlage mit einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode, wobei ein elektrisches Potential zwischen den beiden Elektroden anlegbar ist. Bei diesem System werden vorab erzeugte Ionen durch eine separat dafür ausgelegte Quelle produziert und entgegen der Richtung der Feldlinien gesprüht. Nachteilig an diesem System ist, dass der Wirkungsgrad in diesem System aufgrund der Erzeugung der Ionen in der lonenquelle massiv reduziert ist. Darüber hinaus muss das elektrische Potential von einigen Kilovolt bereitgestellt werden, um ausreichend Leistung erzeugen zu können. Die DE 10 360 876 A1 offenbart eine gattungsähnliche Anlage.
Die DE 102012014088 B3 offenbart eine Vorrichtung zum direkten Umwandeln von Windenergie in elektrische Energie. Die Vorrichtung umfasst eine lonisator-Elektrode zum Ionisieren der Luft, eine Sammelelektrode und eine Gegenelektrode, wobei in Richtung des strömenden Windes die Gegenelektrode vor der Sammelelektrode angeordnet sein muss. Das elektrische Potential der Gegenelektrode muss höher sein als das elektrische Potential der lonisator-Elektrode und der Sammelelektrode. Die Ionen werden dabei „künstlich“ an bzw. in einem Reservoir erzeugt indem entweder Wassertropfen versprüht und durch Hochspannung ionisiert werden, oder indem die Umgebungsluft durch so genannte Korona Entladungen ionisiert wird. Der Wirkungsgrad in diesem System ist aufgrund der Notwendigkeit der lonisator-Elektrode massiv reduziert und die Notwendigkeit einer Sammelelektrode stellt einen komplizierten Aufbau mit einer aufwändigen Abstimmung der elektrischen Potentiale an den Elektroden dar.
Darstellung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin zumindest einen Nachteil des Standes der Technik zu vermeiden. Es soll eine Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie geschaffen werden, welche insbesondere eine kohlenstoffdioxid-freie Energiequelle bildet und die keine bewegbaren Komponenten zur Energiegewinnung aufweist. Darüber hinaus soll ein System zur Erzeugung von elektrischer Energie mit einer vorgenannten Vorrichtung geschaffen werden, welche zusätzlich geräuscharm ist, sodass Mensch und Tier unbeeinträchtigt bleiben. Des Weiteren soll ein Verfahren zur Erzeugung von elektrischer Energie geschaffen werden, bei welchem die elektrische Energie kohlenstoffdioxid-frei erzeugbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Figuren und in den abhängigen Patentansprüchen dargelegt.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie mithilfe eines strömenden Mediums, umfasst zumindest eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode, welche räumlich voneinander beabstandet sind, wobei ein elektrisches Potential zwischen der ersten und der zweiten Elektrode anlegbar ist. Die Vorrichtung umfasst eine Ladungstrennungselektrode, welche zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angeordnet ist, wobei die Ladungstrennungselektrode so ausgebildet ist, das vorbeiströmende Medium zu ionisieren, um elektrische Ladungen von dem ionisierten Medium aufzunehmen, sodass die aufgenommenen elektrischen Ladungen zu einen elektrischen Betriebsmittel ableitbar sind.
Die kohlenstoffdioxid-frei erzeugten elektrischen Ladungsträger können entweder im elektrischen Betriebsmittel unmittelbar verbraucht werden oder dort einfach gespeichert werden. Die Energieerzeugung erfolgt ohne die Verbrennung von fossilen Brennstoffen und ohne bewegte Komponenten, sodass sowohl der Mensch wie auch die Flora und Fauna unbeeinflusst bleiben. Darüber hinaus ist die betriebsmässige Verwendung der Vorrichtung annähernd geräuschlos, sodass diese auch im urbanen Gebieten grossflächig einsetzbar ist, oder auch an exponierten Stellen, wie beispielsweise einem Haus, einem Transportmittel, wie einen Zug, im Nahbereich von Verkehrsinfrastruktur, z.B. auf Lärmschutzwänden, auf Plakatwänden oder am Berg oder dergleichen verwendbar ist. Die Vorrichtung als Paneele ausgeführt, kann als bedruckbare Variante ausgeführt werden und ist damit besser in die Umgebung integrierbar als aktuelle Windräder oder Photovoltaik-Anlagen oder als Werbe- oder Informationsträger nutzbar. Als elektrische Betriebsmittel sind beispielsweise eine elektrische Last (Widerstand), ein elektrischer Verbraucher, ein Wechselrichter, oder eine Energiequelle mit der Vorrichtung elektrisch verbindbar. Bei der betriebsmässigen Verwendung der Vorrichtung ist ein elektrisches Feld zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angelegt.
Als strömendes Medium sind insbesondere feuchte oder trockene Luft und/oder Aerosole einsetzbar, oder andere strömende Medien mit dipolaufweisenden Bestandteilen bzw. Moleküle. Ein dipolaufweisendes Molekül, wie beispielsweise Wasser, umfasst unterschiedliche Elemente aus dem Periodensystem, welche miteinander chemisch verbunden sind, wobei zwischen einem ersten Element und einem zweiten Element zwei räumlich getrennte, auftretende Pole, ggf. zeitlich variabel, mit jeweils unterschiedlichem Vorzeichen (+,-) vorhanden sind. Dies können elektrische Ladungen oder magnetische Pole gleicher Größe sein. Dabei strömen die zufällig verteilten Moleküle, wie beispielsweise Wasser, im Medium im betriebsmässigen Einsatz der Vorrichtung hin zur ersten metallischen Elektrode und werden vom dort vorliegenden elektrischen Feld bzw. vom Potentialunterschied entsprechend den Feldlinien ausgerichtet bzw. polarisiert. Die ausgerichteten dipolaufweisenden Moleküle werden an der Ladungstrennungselektrode durch Berührung und/oder Reibung ionisiert, wobei der triboelektrische Effekt ausgenutzt wird, da das strömende Medium und ein Material der Ladungstrennungselektrode unterschiedliche Elektronegativitäten aufweisen. Die Elektronegativität wird auch chemisches Potential oder Fermilevel bezeichnet. Das zuvor beschriebene Polarisieren der dipolbehafteten Moleküle bewirkt eine erhöhte Wahrscheinlichkeit, dass elektrische Ladungsträger an die Ladungstrennungselektrode abgegeben werden. Die elektrischen Ladungen werden je nach Wahl der Materialien der Ladungstrennungselektrode mit einer erhöhten Wahrscheinlichkeit von der Ladungstrennungselektrode hin zum elektrischen Betriebsmittel geleitet und die restlichen Molekülteile (beispielsweise der positive Teil) werden vom strömenden Medium gegen die Richtung der Feldlinien hin zur zweiten metallischen Elektrode bewegt, wobei Arbeit verrichtet wird, welche proportional zur elektrischen Ladung und zu der Potentialdifferenz zwischen der Ladungstrennungselektrode und der zweiten Elektrode ist.
Vorzugsweise ist die Ladungstrennungselektrode symmetrisch zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet. Damit ist ein symmetrischer Betrieb der Vorrichtung von beiden Seiten der Vorrichtung bzw. von beiden Strömungsrichtungen des strömenden Mediums möglich, wobei das elektrische Potential zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode umpolbar ist. Damit ist die räumliche Ausrichtung der Vorrichtung in der Umgebung frei wählbar, je nachdem woher das Medium strömt. Die Vorrichtung ist damit einfach und strömungsrichtungsunabhängig installierbar.
Bevorzugterweise umfasst die Ladungstrennungselektrode ein Metall, sodass die elektrischen Ladungen einfach hin zum elektrischen Betriebsmittel abführbar sind. Bevorzugt ist die Ladungstrennungselektrode aus Aluminium, sodass das Gewicht der Vorrichtung reduziert ist und die elektrischen Ladungen einfach und effizient abführbar sind. Ladungstrennungselektroden aus Aluminium sind leicht und günstig herstellbar. Alternative ist die Ladungstrennungselektrode aus Edelstahl hergestellt. Derartige Edelstahl-Ladungstrennungselektroden lassen sich einfach mit unterschiedlichen Materialien beschichten.
Vorteilhaft umfasst die Ladungstrennungselektrode ein Halbleitermaterial. Dabei sind Halbleitermaterialien, insbesondere Kombinationshalbleiter aus der Gruppe 3 bis 7 des Periodensystems bevorzugt, da deren Elektronegativität im Bereich von feuchter Luft bzw. von Wasser liegt. Halbleitermaterialien erlauben eine bessere Abstimmung der Materialien, da diese auch mit anderen Elementen dotierbar sind und können damit eine Erhöhung des Wechselwirkungsquerschnittes zwischen den dipolaufweisenden Molekülen im strömenden Medium und dem Material der Ladungstrennungselektrode bewirken. Es wird erwartet den Wechselwirkungsquerschnitt durch verbesserte Materialzusammensetzungen, um zumindest einen Faktor 100 gegenüber einer einfachen, zuvor beschriebenen Materialzusammensetzung zu erhöhen.
Alternativ oder ergänzend umfasst die Ladungstrennungselektrode ein Oxid, beispielsweise ein Oxid der Übergangsmetalle, insbesondere ein dotiertes Metall-Oxid, wobei beispielsweise TiO₂, Al₂O₃, ZnO, nicht abschliessend aufgezählt, als Material für die Ladungstrennungselektrode geeignet sind. Alternativ oder ergänzend ist die Ladungstrennungselektrode ein Dielektrikum, beispielsweise ein Kunststoff und/oder ein leitfähiges Polymere, wie beispielsweise Polypyrrol. Die zuvor genannten Materialien oder Materialzusammensetzungen ermöglichen das Erhöhen der Wahrscheinlichkeit der Ladungsübernahme vom dipolbehafteten Molekül des ionisierten Mediums hin zur Ladungstrennungselektrode, sodass damit eine Steigerung des Wirkungsgrades und der Effizienz der Vorrichtung im Betrieb ermöglicht ist.
Alternativ oder ergänzend ist die Ladungstrennungselektrode beschichtet, wobei die Ladungstrennungselektrode metallisch ist und die Beschichtung zumindest eines der zuvor genannten Materialien umfasst. Damit sind die elektrischen Ladungen einfach abführbar und ein Erhöhen der Wahrscheinlichkeit der Ladungsübernahme vom ionisierten Medium hin zur Ladungstrennungselektrode ermöglicht ist.
Vorzugsweise ist zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode ein Abstand von 1µm bis 40cm vorhanden. Je nach Abstand zwischen den beiden Elektroden ist die angelegte elektrische Spannung wählbar. Neben dem Betrieb der Vorrichtung mit Hochspannung ist auch der Betrieb mit Niederspannung kleiner 1500 Volt oder weniger möglich, sodass die Niederspannungsrichtlinien erfüllt sind und eine umfängliche Personensicherheit gewährleistet ist. Darüber hinaus ist die Vorrichtung auch als MEMs Struktur realisierbar. Dadurch ist eine Steigerung des Wirkungsgrades mit einer Miniaturisierung der Vorrichtung ermöglicht.
Insbesondere ist zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode ein Abstand von 2 cm vorhanden. Damit ist insgesamt ein dünner und kompakter Aufbau der Vorrichtung möglich, sodass die Vorrichtung einfach zu installieren ist, beispielsweise auf Hausdächer oder auf Transportmittel.
Bevorzugterweise weist zumindest eine der beiden Elektroden eine Netzstruktur auf. Mithilfe der Netzstruktur ist eine grössere Oberfläche an dieser Elektrode gegeben, sodass ein grösseres Volumen des strömenden Mediums erfasst ist und der Wirkungsquerschnitt verbessert ist. Bevorzugt weisen beide Elektroden eine Netzstruktur auf, wobei insbesondere die Maschenweite der Netzstruktur zwischen 1cm und 0.001mm ist. Je kleiner die Maschenweite der Netzstruktur zumindest einer der beiden Elektrode ist, umso wahrscheinlicher ist das Polarisieren bzw. das Ausrichten der dipolaufweisenden Moleküle im strömenden Medium, sodass der Wirkungsgrad der Vorrichtung verbessert ist.
Vorzugsweise ist die Ladungstrennungselektrode porös, sodass das strömende Medium durch die Ladungstrennungselektrode hindurch strömen kann. Somit kann die Ladungstrennungselektrode mit unterschiedlichen Strukturen hergestellt werden, sodass mehr dipolaufweisende Moleküle von der Ladungstrennungselektrode berührt werden und ionisierbar sind.
Vorteilhaft weist die Ladungstrennungselektrode eine Netzstruktur auf, wobei die Maschenweite der Netzstruktur bevorzugt zwischen 1cm und 0.001mm ist. Dies erhöht die Anzahl der Moleküle, welche von der Netzstruktur berührt und ionisiert werden, sodass mehr elektrische Ladungen von der Ladungstrennungselektrode eingefangen werden. Durch die Reduktion der Maschenweite wird an dieser Stelle von einer weiteren Erhöhung des Wechselwirkungsquerschnittes um einen Faktor 100 ausgegangen.
Insbesondere ist ein elektrisches Potential an der Ladungstrennungselektrode anlegbar. Dadurch ergibt sich bei der betriebsmässigen Verwendung der Vorrichtung ein Potentialunterschied zwischen der ersten Elektrode und der Ladungstrennungselektrode, sodass die auf die Ladungstrennungselektrode übergebenen elektrischen Ladungen vermehrt ableitbar sind.
Vorzugsweise ist das anlegbare elektrische Potential zwischen 1V und 10kV (Kilovolt). Je nach Abstand der beiden Elektroden in der Vorrichtung ist ein elektrisches Feld von grösser 1 Kilovolt pro Meter, jedoch weniger als 500 Kilovolt pro Meter erzeugbar. Damit kann sichergestellt werden, dass an den Elektroden eine unerwünschte Felderhöhung auftritt, sodass Koronaentladungen vermeidbar sind. Koronaentladungen treten erst im Bereich von grösser 500 Kilovolt pro Meter auf.
Bevorzugt ist das anlegbare elektrische Potential unter 1500 Volt. Damit ist eine hohe Betriebssicherheit gewährleistet und ein flexibler Einsatz der Vorrichtung unter Erfüllung der Niederspannungsrichtlinien möglich und ein weitgehender Personenschutz gewährleistet.
Bevorzugterweise ist zumindest eine Membran vorhanden, welche ausgebildet ist, das Medium durchzulassen, wobei die zumindest eine Membran vorteilhaft selbstreinigend ist. Eine derartige Membran ist zumindest vor der ersten Elektrode positioniert, sodass die Verschmutzungsresistenz erhöht ist und somit die Lebensdauer der Vorrichtung verlängert ist.
Vorzugsweise ist die Ladungstrennungselektrode selbstreinigend, sodass eine langzeitstabile Ladungstrennungseffizienz gegeben ist.
Das erfindungsgemässe System zum Erzeugen von elektrischer Energie umfasst eine zuvor genannte Vorrichtung, wobei zumindest die Vorrichtungen mit einer Spannungsquelle zum Erzeugen eines Potentialunterschiedes zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode verbunden ist.
Die kohlendioxid-freie Energieerzeugung erfolgt somit ohne die Verbrennung von fossilen Brennstoffen und ohne bewegbare Komponenten, sodass sowohl der Mensch wie auch die Flora und Fauna unbeeinflusst sind. Darüber hinaus ist die betriebsmässige Verwendung der Vorrichtung annähernd geräuschlos, sodass diese auch im urbanen Gebieten grossflächig einsetzbar ist, oder auch an exponierten Stellen, wie beispielsweise einem Haus, einem Transportmittel, wie ein Zug, oder am Berg oder dergleichen.
Bevorzugt umfasst das System zumindest eine weitere zuvor beschriebene Vorrichtung. Die eine Vorrichtung und die zumindest eine weitere Vorrichtung können elektrisch miteinander verbunden sein, um mehr elektrische Ladungsträger abführen zu können. Damit sind die Vorrichtungen grossflächig installierbar, sodass eine ökonomische Stromerzeugung bereitgestellt ist.
Bevorzugt ist die eine Vorrichtung mit einem elektrischen Betriebsmittel verbunden, welche eine elektrische Last, ein Wechselrichter oder ein Energiespeicher sein kann. Damit sind die erzeugten elektrischen Ladungsträger direkt verwendbar.
Bevorzugterweise ist eine Steuerungseinrichtung und/oder eine Messeinrichtung vorhanden. Die Steuereinrichtung ist ausgebildet, das elektrische Potential an den Elektroden zu steuern und/oder zu regeln. Damit ist die Ladungstrennungseffizienz an der Ladungstrennungselektrode optimiert. Vorteilhaft steuert und/oder regelt die Steuerungseinrichtung die an der Ladungstrennungselektrode angelegte Spannung (z.B. 90 Volt), sodass eine dynamische Spannungsanpassung an der Ladungstrennungselektrode zur Wirkungsgradoptimierung ermöglicht ist. Die Vorrichtung kann auch eine Antriebseinrichtung zum räumlichen Ausrichten der hier beschriebenen Vorrichtung aufweisen, welche mit der Steuerungseinrichtung zum Austausch von Steuerdaten verbunden ist. Die Messeinrichtung weist Sensoren zum Aufzeichnen der Umweltbedingungen auf, sodass beispielsweise die hier vorliegend beschriebene Vorrichtung auf Basis der Sensordaten räumlich ausrichtbar bzw. orientierbar ist. Beispielsweise misst zumindest ein Sensor die Strömungsrichtung des strömenden Mediums, wobei die hier beschriebene Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie entsprechend der Strömungsrichtung räumlich ausgerichtet wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Erzeugen von elektrischer Energie mithilfe eines strömenden Mediums umfasst die folgenden Schritte:

a) Anlegen eines elektrischen Potentialunterschieds zwischen einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode, um ein elektrisches Feld zwischen den beiden Elektroden zu erzeugen;
b) Beaufschlagen der ersten Elektrode, der zweiten Elektrode und einer Ladungstrennungselektrode mit einem strömenden Medium, wobei die Ladungstrennungselektrode zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet ist und wobei vorteilhaft das strömende Medium das elektrische Feld im Bereich seines negativen Potentials zuerst beaufschlagt;
c) Ionisieren des strömenden Mediums mit der Ladungstrennungselektrode;
d) Aufnehmen und Ableiten von elektrischen Ladungen mithilfe der Ladungstrennungselektrode.

Die kohlendioxid-freie Energieerzeugung erfolgt ohne die Verbrennung von fossilen Brennstoffen und ohne bewegbare Komponenten, sodass sowohl der Mensch wie auch die Flora und Fauna unbeeinflusst sind. Darüber hinaus ist das Verfahren im Betrieb mit der zuvor beschriebenen Vorrichtung annähernd geräuschlos, sodass dieses auch im urbanen Gebieten grossflächig ausführbar ist, oder auch an exponierten Stellen, wie beispielsweise einem Haus, einem Transportmittel, wie ein Zug, im Nahbereich von Verkehrsinfrastruktur, z.B. auf Lärmschutzwänden, auf Plakatwänden oder am Berg oder dergleichen verwendbar ist. Die Vorrichtung als Paneele ausgeführt, können als bedruckbare Variante ausgeführt werden und sind damit besser in die Umgebung integrierbar als aktuelle Windräder oder Photovoltaik-Anlagen.
Als strömendes Medium sind insbesondere feuchte oder trockene Luft und/oder Aerosole einsetzbar, oder andere dipolaufweisende strömende Medien. Dabei strömen die zufällig verteilten Moleküle, beispielsweise dipolbehaftete Aerosole, im Medium hin zur ersten Elektrode und werden vom dort vorliegenden elektrischen Feld bzw. vom Potentialunterschied entsprechend den Feldlinien ausgerichtet bzw. polarisiert. Dadurch erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, dass ein elektrischer Ladungsträger an die Ladungstrennungselektrode abgegeben wird. Die ausgerichteten Moleküle treffen beispielsweise mit dem elektrochemisch negativen Molekülteil auf die Ladungstrennungselektrode und werden an der Ladungstrennungselektrode durch Berührung und/oder Reibung ionisiert, wobei aufgrund der leicht unterschiedlichen chemischen Potentiale zwischen einem zuvor beschriebenen Material der Ladungstrennungselektrode und dem dipolbehafteten Aerosol elektrische Ladungen an die Ladungstrennungselektrode abgegeben werden.
Vorzugsweise wird die Ladungstrennungselektrode mit einer elektrischen Spannung beaufschlagt, sodass das Abführen der elektrischen Ladungsträger hin zum elektrischen Betriebsmittel ermöglicht ist. Vorteilhaft wird das elektrische Potential an zumindest einer der beiden Elektroden variiert. Das elektrische Feld zwischen der ersten Elektrode und der Ladungstrennungselektrode richtet die elektrischen Dipole (beispielsweise Wasser, Aerosole) aus, wodurch diese mit einer definierten Seite auf der Ladungstrennungselektrode auftreffen, wodurch der triboelektrische Effekt weiter verbessert ist.
Bevorzugterweise wird der nicht von der Ladungstrennungselektrode aufgenommene Teil, also der ionisierte Molekülrumpf, im strömenden Medium hin zur zweiten Elektrode bewegt. Dadurch wird Arbeit im elektrischen Feld zwischen Ladungstrennungselektrode und zweiter Elektrode verrichtet. Die dabei erzeugte elektrische Energie ist zwischen der ersten und zweiten Elektrode oder zwischen Ladungstrennungselektrode und zweiter Elektrode ableitbar. Dabei fungieren die vom strömenden Medium bewegenden ionisierten Molekülrumpfe als Elektrolyt. In diesem Fall wird das Elektrolyt im Gegensatz zu galvanischen Zellen allerdings nicht verbraucht, da es ständig durch das strömende Medium nachproduziert wird. Das Ableiten der elektrischen Ladungen von der Ladungstrennungselektrode kann über eine separate Kontaktierung erfolgen oder direkt über die zur Vorspannung verwendete zweite Elektrode. Bei Verwendung der zur Vorspannung verwendeten zweiten Elektrode stellt sich eine je nach Geschwindigkeit des strömenden Mediums variierende Potentialdifferenz ein, wodurch ein höherer Wirkungsgrad erzielt wird. Insbesondere wird ein asymmetrisches elektrisches Feld zwischen den beiden Elektroden erzeugt, wobei ein geringeres elektrisches Feld zwischen der ersten Elektrode und der Ladungstrennungselektrode erzeugt wird, welches eine hinreichende Ausrichtung der dipolbehafteten Moleküle (Wasser oder Aerosole) im strömenden Medium bewirkt. Zwischen der Ladungstrennungselektrode und der zweiten Elektrode wird ein höheres elektrisches Feld erzeugt, sodass die verrichtete Arbeit erhöht ist.
Die erfindungsgemässe vorliegend offenbarte Vorrichtung ist auch als Nutzwassergenerierung oder zur Wasserstoffproduktion oder als Luftfilter verwendbar. Die Nutzwassergenerierung erfolgt durch Kondensatbildung des strömenden Mediums, an dieser Tragstruktur bzw. Haltestruktur der Vorrichtung. Die Wasserstoffproduktion erfolgt aufgrund einer Katalyse durch Ionisierung an der Ladungstrennungselektrode. Bei der Verwendung der hier beschriebenen Vorrichtung als Luftfilter ist eine Reduzierung von Feinstaub möglich.
Die Bezugszeichenliste ist wie auch der technische Inhalt der Patentansprüche und Figuren Bestandteil der Offenbarung. Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben. Gleiche Bezugszeichen bedeuten gleiche Bauteile, Bezugszeichen mit unterschiedlichen Indices geben funktionsgleiche oder ähnliche Bauteile an.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben sind.
Positionsangaben, wie „oben“, unten", „rechts“ oder „links“ sind jeweils auf die entsprechenden Darstellungen bezogen und sind nicht als einschränkend zu verstehen.
Obwohl die Erfindung mittels der Figuren und der zugehörigen Beschreibung dargestellt und detailliert beschrieben ist, sind diese Darstellung und diese detaillierte Beschreibung illustrativ und beispielhaft zu verstehen und nicht als die Erfindung einschränkend. Es versteht sich, dass Fachleute Änderungen und Abwandlungen machen können, ohne den Umfang der folgenden Ansprüche zu verlassen. Insbesondere umfasst die Erfindung ebenfalls Ausführungsformen mit jeglicher Kombination von Merkmalen, die vorstehend zu verschiedenen Aspekten und/oder Ausführungsformen genannt oder gezeigt sind.
Die Erfindung umfasst ebenfalls einzelne Merkmale in den Figuren, auch wenn sie dort im Zusammenhang mit anderen Merkmalen gezeigt sind und/oder vorstehend nicht genannt sind. Im Weiteren schliesst der Ausdruck „umfassen“ und Ableitungen davon andere Elemente oder Schritte nicht aus. Ebenfalls schliesst der unbestimmte Artikel „ein“ beziehungsweise „eine“ und Ableitungen davon eine Vielzahl nicht aus. Die Funktionen mehrerer in den Ansprüchen aufgeführter Merkmale können durch eine Einheit erfüllt sein. Die Begriffe „im Wesentlichen“, „etwa“, „ungefähr“ und dergleichen in Verbindung mit einer Eigenschaft beziehungsweise einem Wert definieren insbesondere auch genau die Eigenschaft beziehungsweise genau den Wert. Alle Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als den Umfang der Ansprüche einschränkend zu verstehen.
Figurenbeschreibung
Anhand der nachfolgenden Figuren werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Es zeigen

1: eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie in einer ersten schematischen Darstellung,
2: die Vorrichtung gemäss 1 in einer weiteren schematischen Darstellung,
3: die Vorrichtung gemäss 1 in einer schematischen Schnittdarstellung,
4: eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung gemäss 1 in einer schematischen Darstellung,
5: eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung gemäss 1 mit einer Membran in einer schematischen Darstellung,
6: eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung gemäss 1 in einer schematischen Darstellung,
7: ein erfindungsgemässes System mit einer Vorrichtung gemäss 1 in einer schematischen Darstellung,
8: eine weitere Ausführungsform des Systems gemäss 7 mit einer Vorrichtung gemäss 1 in einer schematischen Darstellung,
9: die Vorrichtung gemäss 1 auf einem Hausdach in einer schematischen Darstellung,
10: die Vorrichtung gemäss 9 in einer weiteren schematischen Darstellung,
11: die Vorrichtung gemäss 1 auf einer Lärmschutzwand in einer schematischen Darstellung, und
12: die Vorrichtung gemäss 11 in einer weiteren schematischen Darstellung.

Ausführung der Erfindung
1 bis 3 zeigen eine erste Ausführungsform der Vorrichtung 15 zum Erzeugen von elektrischer Energie mithilfe eines strömenden Mediums 16. Die Vorrichtung 15 weist eine erste Elektrode 20 und eine zweite Elektrode 25 auf, welche räumlich voneinander beabstandet bzw. distanziert sind. Die beiden Elektroden 20, 25 sind in einer Haltestruktur 18 derart angeordnet, dass die beiden Elektroden 20, 25 elektrisch voneinander isoliert sind. Zwischen den beiden Elektroden 20, 25 ist eine Ladungstrennungselektrode 30 angeordnet, wobei die Ladungstrennungselektrode 30 so ausgebildet ist, das vorbeiströmende Medium 16 zu ionisieren, um elektrische Ladungen 36 von dem ionisierten Medium 17 aufzunehmen, sodass die aufgenommenen elektrischen Ladungen 36 zu einem elektrischen Betriebsmittel 40 ableitbar sind. Als elektrisches Betriebsmittel 40 ist beispielsweise eine elektrische Last (Widerstand) 41 verwendbar.
Bei der betriebsmässigen Verwendung der Vorrichtung 15 in dieser Ausführungsform liegt an der ersten Elektrode 20 ein negatives Potential an und die zweite Elektrode 25 ist auf Erdpotential gelegt, wobei ein Potentialunterschied von 1500 Volt angelegt ist. Als strömendes Medium 16 ist hier feuchte Luft, wie beispielsweise Wind, gewählt, wobei auch andere strömende Medien mit dipolaufweisenden Bestandteilen bzw. Moleküle verwendbar sind. Dabei strömen die zufällig verteilten Wassermoleküle 16a im strömenden Medium 16 hin zur ersten metallischen Elektrode 20 und werden, bei einem angelegten elektrischen Potential zwischen den beiden Elektroden 20, 25, vom dort vorliegenden elektrischen Feld F1, F2 bzw. vom Potentialunterschied entsprechend den vorherrschenden Feldlinien polarisiert. Die ausgerichteten dipolaufweisende Moleküle 16b werden an der Ladungstrennungselektrode 30 durch Berührung und/oder Reibung ionisiert, da das strömende Medium 16 und das Material an der Oberfläche der Ladungstrennungselektrode 30 eine leicht unterschiedliche Elektronegativität aufweisen. Die elektrischen Ladungen 36 werden je nach Wahl der Materialien der Ladungstrennungselektrode 30 mit einer erhöhten Wahrscheinlichkeit von der Ladungstrennungselektrode 30 hin zum elektrischen Betriebsmittel 40 geleitet und die restlichen Molekülteile (beispielsweise der positive Molekülrumpf) 19 werden vom strömenden Medium 16 gegen die Richtung der Feldlinien F hin zur zweiten metallischen Elektrode 25 bewegt. Dabei wird Arbeit verrichtet, welche proportional zur elektrischen Ladung 36 und zu der Potentialdifferenz im elektrischen Feld F2 zwischen der Ladungstrennungselektrode 30 und der zweiten Elektrode 25 ist - siehe 2. Die Ladungstrennungselektrode 30 ist symmetrisch zwischen der ersten Elektrode 20 und der zweiten Elektrode 25 angeordnet, wobei Elektroden 20, 25, 30 aus Aluminium bestehen und die Ladungstrennungselektrode 30 an der Oberfläche Titan-Oxid aufweist.
Die erste Elektrode 20 und die zweite Elektrode 25 sind mit einem Abstand von 2 cm in der Haltestruktur 18 angeordnet. Die Elektroden 20, 25, 30 weisen eine Netzstruktur mit einer Maschenweite von 0,1-1 mm auf - siehe 3.
In einer alternativen Ausführungsform ist ein positives Potential an der ersten Elektrode angelegt, wobei die zweite Elektrode auf Erdpotential gelegt ist (nicht gezeigt). Die Vorrichtung funktioniert damit lediglich mit umgekehrter Richtung der Feldlinien im elektrischen Feld und ggf. mit unterschiedlicher Richtung des strömenden Mediums, sodass dieses zuerst auf der zweiten Elektrode auftrifft.
4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 115 gemäss der zuvor beschriebenen Vorrichtung 15 in 1 bis 3, wobei die erste Elektrode 20, die zweite Elektrode 25 und die Ladungstrennungselektrode 130 aus Aluminium bestehen und die Ladungstrennungselektrode 130 beschichtet ist. Die Beschichtung 131 umfasst ZinkOxid, welche direkt mit den dipolaufweisenden Molekülen 16b im strömenden Medium 16 in Berührung kommen. Die Beschichtung 131 kann auch andere Metalloxide umfassen, oder einen Kunststoff oder ein leitfähiges Polymer wie Polypyrrol umfassen, oder eine Kombination aus den hier genannten Materialien umfassen (nicht gezeigt).
5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 215 gemäss der zuvor beschriebenen Vorrichtung 115 in 3, wobei eine Membran 245 vor der ersten Elektrode 20 angeordnet ist. Die Membran 245 ist ausgebildet, das strömende Medium 16 durchzulassen, wobei die zumindest eine Membran 245 und kann selbstreinigend ist.
6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 315 gemäss der zuvor beschriebenen Vorrichtung 15 in 1 bis 3, wobei die erste Elektrode 20, die zweite Elektrode 25 und die Ladungstrennungselektrode 330 aus Aluminium bestehen und die Ladungstrennungselektrode 330 beschichtet ist. Die Ladungstrennungselektrode 330 ist asymmetrisch zwischen den beiden Elektroden 20, 25 angeordnet, wobei ein geringeres elektrisches Feld F1 zwischen der ersten Elektrode 20 und der Ladungstrennungselektrode 330 erzeugt wird, welches eine hinreichende Ausrichtung der dipolbehafteten Moleküle 16b (Wasser oder Aerosole) im strömenden Medium 16 bewirkt. Zwischen der Ladungstrennungselektrode 330 und der zweiten Elektrode 30 wird ein höheres elektrisches Feld F2 erzeugt, sodass die verrichtete Arbeit der zur zweiten Elektrode 25 hinströmenden Molekülrümpfe 19 erhöht ist.
7 zeigt eine erste Ausführungsform eines Systems 400 zum Erzeugen von elektrischer Energie mit eine zuvor beschriebenen Vorrichtung 15 gemäss den 1 bis 3, wobei zumindest die Vorrichtungen 15 mit einer Spannungsquelle zum Erzeugen eines Potentialunterschiedes zwischen der ersten Elektrode 20 und der zweiten Elektrode 25 verbunden ist. Die Vorrichtung 15 ist mit einem Wechselrichter 405 elektrisch verbunden, welcher die elektrische Energie in ein Stromnetz 420 liefert.
Es kann auch zumindest eine weitere zuvor beschriebene Vorrichtung im System vorhanden sein. Die eine Vorrichtung 15 und die weitere Vorrichtung können elektrisch miteinander verbunden sein, um mehr elektrische Ladungsträger 36 abführen zu können (nicht gezeigt)
8 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Systems 500 zum Erzeugen von elektrischer Energie mit einer zuvor beschriebenen Vorrichtung 15 gemäss den 1 bis 3 in einem System 400 gemäss der 7, wobei eine Steuerungseinrichtung 505 und eine Messeinrichtung 510 gezeigt sind. Die Steuereinrichtung 50 ist ausgebildet, das elektrische Feld F an den Elektroden 20, 25 zu steuern und/oder zu regeln. Die Steuereinrichtung 505 steuert und/oder regelt die an der Ladungstrennungselektrode 30 angelegte Spannung (z.B. 90 Volt). Die Vorrichtung 15 weist auch eine Antriebseinrichtung 515 zum räumlichen Ausrichten der hier beschriebenen Vorrichtung 15 auf, welche mit der Steuerungseinrichtung 505 zum Austausch von Steuerdaten verbunden ist. Die Messeinrichtung 510 weist Sensoren 511 zum Aufzeichnen der Umweltbedingungen auf, sodass beispielsweise die hier vorliegend beschriebene Vorrichtung 15 auf Basis der Sensordaten räumlich ausgerichtbar bzw. orientierbar ist. Beispielsweise misst der Sensor 511 die Strömungsrichtung des strömenden Mediums 16, wobei die hier beschriebene Vorrichtung 15 zum Erzeugen von elektrischer Energie entsprechend der Strömungsrichtung räumlich ausgerichtet wird.
Das Verfahren zum Erzeugen von elektrischer Energie mithilfe eines strömenden Mediums 16, wird anhand der 2 beschrieben und umfasst zumindest die folgenden Schritte:

a) Anlegen eines elektrischen Potentialunterschieds zwischen einer ersten Elektrode 20 und einer zweiten Elektrode 25, um ein elektrisches Feld F (F1, F2) zwischen den beiden Elektroden 20, 25 zu erzeugen;
b) Beaufschlagen der ersten Elektrode 20, der zweiten Elektrode 25 und einer Ladungstrennungselektrode 30 mit einem strömenden Medium 16, wobei die Ladungstrennungselektrode 30 zwischen der ersten Elektrode 20 und der zweiten Elektrode 25 angeordnet ist und wobei vorteilhaft das strömende Medium 16 das elektrische Feld F im Bereich seines negativen Potentials zuerst beaufschlagt;
c) Ionisieren des strömenden Mediums 17 mit der Ladungstrennungselektrode 30, wobei vorteilhaft die dipolaufweisenden Moleküle 16a polarisiert werden;
d) Aufnehmen und Ableiten von elektrischen Ladungen 36 mithilfe der Ladungstrennungselektrode 30.

Die Ladungstrennungselektrode 30 kann mit einer elektrischen Spannung (z.B. 90 Volt) beaufschlagt werden, sodass das Abführen der elektrischen Ladungsträger 36 hin zum elektrischen Betriebsmittel vereinfacht ist.
Der nicht von der Ladungstrennungselektrode 30 aufgenommene Teil, also der ionisierte Molekülrumpf 19, wird im strömenden Medium 16 hin zur zweiten Elektrode 25 bewegt. Dadurch wird Arbeit im elektrischen Feld F2 zwischen Ladungstrennungselektrode 30 und zweiter Elektrode 25 verrichtet. Dabei fungieren die vom strömenden Medium 16 bewegenden ionisierten Molekülrumpfe 19 als Elektrolyt. In diesem Fall wird das Elektrolyt im Gegensatz zu galvanischen Zellen allerdings nicht verbraucht, da es ständig durch das strömende Medium 16 nachproduziert wird. Das Ableiten der elektrischen Ladungen 36 von der Ladungstrennungselektrode 30 kann über eine separate Kontaktierung erfolgen oder direkt über die zur Vorspannung verwendete zweite Elektrode 25. Bei Verwendung der zur Vorspannung verwendeten zweiten Elektrode stellt sich eine je nach Geschwindigkeit des strömenden Mediums 16 variierende Potentialdifferenz ein.
Die zuvor gezeigten Vorrichtungen 15, 115, 215, 315 können auch zur Nutzwassergenerierung oder zur Wasserstoffproduktion oder als Luftfilter verwendet werden. Die Nutzwassergenerierung erfolgt durch Kondensatbildung des strömenden Mediums, an dieser Haltestruktur 18 der Vorrichtung. Die Wasserstoffproduktion erfolgt aufgrund Katalyse durch Ionisierung an der Ladungstrennungselektrode 30. Bei der Verwendung der hier beschriebenen Vorrichtung als Luftfilter ist eine Reduzierung von Feinstaub möglich.
9 und 10 zeigen die zuvor beschriebenen Vorrichtungen 15, 115, 215, 315 auf einem Hausdach 600 angeordnet. Die Haltestruktur 18 wird mit Stützen 618 am Hausdach befestigt.
11 und 12 zeigen die zuvor beschriebenen Vorrichtungen 15, 115, 215, 315 an einer Wand, beispielsweise eine Lärmschutzwand 700 angeordnet. Die Haltestruktur 18 ist stirnseitig in ein Profil 701 gesteckt und wird mit Befestigungsmittel, beispielsweise Schrauben 702, befestigt.
Bezugszeichenliste

15: Vorrichtung
16: strömendes Medium
16a: dipolaufweisende Moleküle z.B. Wassermoleküle
16b: ausgerichtete, dipolaufweisende Moleküle z.B. Wassermoleküle
17: ionisiertes Medium
18: Haltestruktur
19: Molekülrumpf
20: erste Elektrode
25: zweite Elektrode
30: Ladungstrennungselektrode
36: elektrische Ladungen
115: Vorrichtung
130: Ladungstrennungselektrode
131: Beschichtung
215: Vorrichtung
245: Membran
315: Vorrichtung
330: Ladungstrennungselektrode
400: System
405: Wechselrichter
420: Stromnetz
500: System
505: Steuerungseinrichtung
510: Messeinrichtung
511: Sensor
515: Antriebseinrichtung
600: Hausdach
618: Stützen
700: Lärmschutzwand
701: Profil
702: Schrauben
F, F1, F2: elektrisches Feld/Potential

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2009094441 A1 [0004]
DE 10360876 A1 [0004]
DE 102012014088 B3 [0005]

Claims

Vorrichtung (15; 115; 215; 315) zum Erzeugen von elektrischer Energie mithilfe eines strömenden Mediums (16), insbesondere mit feuchter Luft und/oder Aerosole, umfassend zumindest eine erste Elektrode (20) und eine zweite Elektrode (25), welche räumlich voneinander beabstandet sind, wobei ein elektrisches Potential (F) zwischen der ersten und der zweiten Elektroden (20, 25) anlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ladungstrennungselektrode (30; 130; 330) vorhanden ist, welche zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angeordnet ist, wobei die Ladungstrennungselektrode (30; 130; 330) so ausgebildet ist, das vorbeiströmende Medium (16) zu ionisieren, um elektrische Ladungen (36) von dem ionisierten Medium (17) aufzunehmen, sodass die aufgenommenen elektrischen Ladungen (36) zu einen elektrischen Betriebsmittel (40) ableitbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladungstrennungselektrode (30; 130; 330) symmetrisch zwischen der ersten Elektrode (20) und der zweiten Elektrode (25) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladungstrennungselektrode (30; 130; 330) ein Metall umfasst, und vorteilhaft ein Halbleitermaterial umfasst und/oder ein Oxid, insbesondere ein dotiertes Oxid umfasst und/oder ein Dielektrikum und/oder ein leitfähiges Polymere ist, und/oder die Ladungstrennungselektrode (30; 130; 330) beschichtet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Elektrode (20) und der zweiten Elektrode (25) ein Abstand von 1µm bis 40cm vorhanden ist, insbesondere ein Abstand von 2cm vorhanden ist.
Vorrichtung nach einem den vorgenannten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der beiden Elektroden (20, 30) eine Netzstruktur aufweist, wobei die Maschenweite der Netzstruktur insbesondere zwischen 1cm und 0.001mm ist.
Vorrichtung nach einem den vorgenannten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladungstrennungselektrode (30; 130; 330) porös ist und vorteilhaft eine Netzstruktur aufweist und insbesondere ein elektrisches Potential anlegbar ist.
Vorrichtung nach einem den vorgenannten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Potential zwischen 1V und 10kV ist, vorzugsweise unter 1500V ist.
Vorrichtung nach einem den vorgenannten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladungstrennungselektrode (30; 130; 330) selbstreinigend ist.
System (400; 500) zum Erzeugen von elektrischer Energie umfassend eine Vorrichtung (15; 115; 215; 315) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, und bevorzugt umfassend zumindest eine weitere Vorrichtung (15; 115; 215; 315) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei zumindest eine der Vorrichtungen (15; 115; 215; 315) mit einer Spannungsquelle (405) zum Erzeugen eines Potentialunterschiedes zwischen der ersten Elektrode (20) und der zweiten Elektrode (25) verbunden ist und die Vorrichtung (15; 115; 215; 315) bevorzugt mit einem elektrischen Betriebsmittel (40) verbunden ist.
System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungseinrichtung (505) und/oder eine Messeinrichtung (510) vorhanden ist.
Verfahren zum Erzeugen von elektrischer Energie mithilfe eines strömenden Mediums (16), insbesondere mit feuchter Luft, insbesondere mit einer Vorrichtung (15; 115; 215; 315) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend die folgenden Schritte: a) Anlegen eines elektrischen Potentialunterschieds zwischen einer ersten Elektrode (20) und einer zweiten Elektrode (25), um ein elektrisches Feld zwischen den beiden Elektroden (20, 25) zu erzeugen; b) Beaufschlagen der ersten Elektrode (20), der zweiten Elektrode (25) und einer Ladungstrennungselektrode (30; 130; 330) mit einem strömenden Medium (16), wobei die Ladungstrennungselektrode (30; 130; 330) zwischen der ersten Elektrode (20) und der zweiten Elektrode (25) angeordnet ist und wobei vorteilhaft das strömende Medium (16) das elektrische Feld im Bereich seines negativen Potentials zuerst beaufschlagt; c) Ionisieren des strömenden Mediums (16) mit der Ladungstrennungselektrode (30; 130; 330); d) Aufnehmen und Ableiten von elektrischen Ladungen (36) mithilfe der Ladungstrennungselektrode (30; 130; 330).
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladungstrennungselektrode (30; 130; 330) mit einer elektrischen Spannung beaufschlagt wird, und vorteilhaft das elektrische Potential an zumindest einer der beiden Elektroden (20, 25) variiert wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der nicht von der Ladungstrennungselektrode (30; 130; 330) aufgenommene Teil des strömenden Mediums (16), der Molekülrumpf (19), hin zur zweiten Elektrode (25) bewegt wird.
Verwendung der Vorrichtung (15; 115; 215; 315) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Nutzwassergenerierung oder zur Wasserstoffproduktion oder als Luftfilter.