DE112004000485T5 - Hydrogen generator - Google Patents
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Abstract
Ein
selbstregulierender Wasserstoffgenerator für eine Wasserstoff-Brennzelle,
bestehend aus
einem einen Innenraum mit einem bestimmten Volumen aufweisenden
Treibstofftank, der mit einem mit dem Innenraum in Verbindung stehenden
Wasserstoffauslass versehen ist,
einer Wasserstoff-Speichermaterial
enthaltenden, im Treibstofftank untergebrachten Treibstofflösung, einem
zur Erzeugung von Wasserstoffgas mit der Treibstofflösung in Kontakt
tretenden Katalysator, wobei der Katalysator einen Katalysereaktor
ausfüllt,
der für
den Fall, dass der Druck im Treibstofftank aufgrund der Erzeugung
von Wasserstoffgas durch den Kontakt zwischen Katalysator und Treibstofflösung ansteigt,
mit einem geschlossenen Teil für
die Unterbrechung des Kontakts zwischen dem Katalysator und der Treibstofflösung zur
Unterbrechung der Wasserstoffgaserzeugung versehen ist, und der
für den
Fall, dass der Druck im Treibstofftank aufgrund des Verbrauchs von
Wasserstoffgas durch die Wasserstoff-Brennzelle abfällt, mit
einem offenen Teil für
die Kontaktherstellung zur Treibstofflösung zum Zweck der Wasserstoffgaserzeugung
versehen ist, so dass die Erzeugung und die Erzeugungsunterbrechung des
Gases basierend auf dem Ansteigen und Abfallen des Treibstofftankdruckes...A self-regulating hydrogen generator for a hydrogen fuel cell, consisting of
a fuel tank having an interior of a certain volume and provided with a hydrogen outlet communicating with the interior,
a hydrogen storage material-containing fuel solution accommodated in the fuel tank, a catalyst contacting the fuel solution for generating hydrogen gas, the catalyst filling a catalytic reactor which is the case in which the pressure in the fuel tank due to the generation of hydrogen gas by the contact between Catalyst and fuel solution increases, is provided with a closed part for the interruption of the contact between the catalyst and the fuel solution for interrupting the hydrogen gas generation, and in the event that the pressure in the fuel tank due to the consumption of hydrogen gas through the hydrogen fuel cell drops, is provided with an open part for making contact with the fuel solution for the purpose of producing hydrogen gas, so that the generation and the interruption of generation of the gas based on the increase and decrease of the fuel tank pressure ...
Description
(Technisches Gebiet der Erfindung)(Technical field of Invention)
Die vorliegende Erfindung betrifft einen selbstregulierenden Wasserstoffgenerator, insbesondere einen Wasserstoffgenerator zur aktiven Regulierung der Erzeugung von Wasserstoff aufgrund der Druckveränderung in einem Treibstofftank, basierend auf der Menge des in dem Treibstofftank erzeugten Wasserstoffgases, unabhängig von jeder äußeren Beeinflussung.The The present invention relates to a self-regulating hydrogen generator. in particular a hydrogen generator for active regulation the generation of hydrogen due to the pressure change in a fuel tank, based on the amount of fuel in the tank generated hydrogen gas, regardless of any external influence.
(Stand der Technik)(State of the art)
Zwar hat die industrielle Entwicklung der jüngeren Zeit die Lebensqualität verbessert, doch erzeugt der gesteigerte Energiebedarf gravierende Probleme wie Umweltschutz und eine Erschöpfung fossiler Brennstoffe.Though recent industrial development has improved the quality of life, but the increased energy demand creates serious problems like environmental protection and fossil depletion Fuels.
Alle Staaten der Welt bemühen sich intensiv um die Entwicklung alternativer Energiequellen als Absicherung gegen eine mögliche Erschöpfung fossiler Brennstoffe einschließlich Erdöl. Insbesondere die konventionelle Nutzung fossiler Brennstoffe verursacht eine gravierende Umwelt(-luft-)verschmutzung und beschleunigt so die globale Erwärmung und die Zerstörung der Umwelt. Es ist bekannt, dass von Fabriken oder Fahrzeugen ausgestoßene Stickoxide, Kohlenwasserstoffe und Kohlendioxid bei der Verunreinigung der Atmosphäre eine Hauptrolle spielen.All States of the world endeavor intensely concerned with the development of alternative energy sources as a hedge against a possible exhaustion including fossil fuels Oil. In particular, the conventional use of fossil fuels causes serious environmental (air) pollution and thus accelerates global warming and the destruction the environment. It is known that nitrogen oxides emitted by factories or vehicles, Hydrocarbons and carbon dioxide in polluting the atmosphere Play the main role.
Diese ausgestoßenen Substanzen zerstören die Ozonschicht und rufen so verschiedene Naturrisiken hervor, wie das direkte Vordringen schädigender Strahlung von der Sonne auf die Erdoberfläche oder den Klimawandel, die Zerstörung des Ökosystems und verschiedene Krankheiten.These expelled Substances destroy that Ozone layer, thus causing various natural hazards, such as direct penetration of harmful radiation from the sun to the earth's surface or climate change, destruction of the ecosystem and different diseases.
Um die durch die Nutzung fossiler Brennstoffe verursachte Luftverschmutzung zu reduzieren, beschleunigt man die Entwicklung von sauber verbrennenden Brennstoffen.Around the air pollution caused by the use of fossil fuels To speed up the development of clean burning Fuels.
Insbesondere wird die Entwicklung alternativer sauberer Energien mit Hilfe von Wasserstoff als Energiequelle vorgeschlagen. Wasserstoff, eine im Überfluss vorhandene natürliche Ressource, reagiert mit Sauerstoff und erzeugt dabei eine große Menge an Energie und als Abfallprodukt nichts als Wasser, weshalb er das einzige Mittel zur gleichzeitigen Lösung der Erschöpfung der Energieressourcen und der Umweltverschmutzung darstellt.Especially will be the development of alternative clean energies with the help of Hydrogen proposed as an energy source. Hydrogen, one in abundance existing natural Resource, reacts with oxygen and thereby generates a large amount of Energy and as a waste product nothing but water, which is why he the only means of simultaneous solution of fatigue of the Energy resources and pollution.
Um jedoch Wasserstoff als Energiequelle nutzen zu können, müssen die technischen Probleme gelöst werden, die bei der Erzeugung von Wasserstoff sowie der sicheren Speicherung und dem sicheren Transport des erzeugten Wasserstoffs entstehen. Dies gilt insbesondere dann, wenn Wasserstoff als Treibstoff für mobile Vorrichtungen wie einen Wasserstoffmotor oder eine Wasserstoffzelle in einem Fahrzeug oder eine Wasserstoffzelle in kleinen elektronischen Geräten aus dem Bereich der Informationstechnologie genutzt wird, denn da die Menge des in den Vorrichtungen gespeicherten Treibstoffes begrenzt ist, ist eine Technik nötig, die zur Aufrechterhaltung einer hohen Energiedichte Volumen und Gewicht eines Treibstofftanks minimiert.Around However, to use hydrogen as an energy source, the technical problems solved be involved in the production of hydrogen as well as the safe Storage and safe transport of the generated hydrogen arise. This is especially true when hydrogen is used as fuel for mobile Devices such as a hydrogen engine or a hydrogen cell in a vehicle or a hydrogen cell in small electronic devices used in the field of information technology, because there limits the amount of fuel stored in the devices is, a technique is needed to maintain a high energy density volume and weight a fuel tank minimized.
Insbesondere dann, wenn Wasserstoff als Treibstoff von Wasserstoffzellen für Fahrzeuge und informationstechnologische elektronische Geräte benutzt wird, wird die Leistung der Fahrzeuge und der informationstechnologischen elektronischen Geräte von dem Speicherungsverfahren des Treibstoffs und der Kapazität des Treibstofftanks beeinflusst. Verfahren zur Erzeugung und Speicherung von Wasserstoff sind deshalb Spitzentechnologie. Als Wasserstoffspeicherungsverfahren werden das Flüssigwasserstoff-Speicherverfahren, das Wasserstoffgas-Speicherverfahren und das Festwasserstoff-Speicherverfahren eingesetzt und im Folgenden vorgestellt.Especially then, when hydrogen as fuel of hydrogen cells for vehicles and information technology electronic equipment is used, the performance vehicles and information technology electronic Devices of the storage method of the fuel and the capacity of the fuel tank affected. Process for the production and storage of hydrogen are that's why cutting-edge technology. As a hydrogen storage method become the liquid hydrogen storage process, the hydrogen gas storage method and the hydrogen storage method used and presented below.
Der Vorteil des Flüssigwasserstoff-Speicherverfahrens liegt darin, dass Wasserstoff durch die Aufrechterhaltung von Tiefsttemperaturen verflüssigt wird, was die Speicherungsdichte des Wasserstoffs erheblich steigert. Allerdings müssen natürliche Verluste von flüssigem Wasserstoff reduziert werden, und auch der Energieverlust durch die extreme Kühlung muss beachtet werden.Of the Advantage of the liquid hydrogen storage method is that hydrogen by maintaining lows is liquefied, which significantly increases the storage density of hydrogen. However, you have to natural Losses of liquid Hydrogen can be reduced, and also the energy loss through the extreme cooling must be noted.
Beim Wasserstoffgas-Speicherverfahren wird der Wasserstoff einem hohen Druck ausgesetzt, und der so komprimierte Wasserstoff wird gespeichert. Um eine für mobile Vorrichtungen angemessene Energiedichte zu erreichen, muss der auf den Wasserstoff ausgeübte Druck mehrere hundert Atmosphären betragen, was den Energieverbrauch erhöht und ein sicheres Speicherungsverfahren für den Hochdruckwasserstoff erforderlich macht.At the Hydrogen gas storage process, the hydrogen is a high Pressure is released, and the thus-compressed hydrogen is stored. Order one for mobile devices must achieve adequate energy density which exerted on the hydrogen Pressure several hundred atmospheres which increases energy consumption and a safe storage process for the high-pressure hydrogen required.
Der Vorteil des Festwasserstoff-Speicherverfahrens liegt darin, dass es bei Zimmertemperatur einsetzbar ist, mit niedrigem Druck arbeitet und hervorragende Ergebnisse im Hinblick auf Sicherheit und Energieverlust erzielt; es ist jedoch insofern nachteilig, als es aufgrund der hohen Dichte des Wasserstoff-Speichermaterials eine geringe Energiedichte pro Gewichtseinheit aufweist. Die in letzter Zeit in den Blick der Öffentlichkeit gerückten Wasserstoffzellen-Fahrzeuge benutzen anstelle von Benzin oder Leichtgasöl Wasserstoff als Treibstoff.Of the The advantage of the hydrogen storage method is that It can be used at room temperature, works at low pressure and excellent results in terms of safety and energy loss achieved; However, it is disadvantageous in that it is due to the high density of hydrogen storage material low energy density per unit weight. The lately in the view of the public gerückten Hydrogen cell vehicles use hydrogen instead of gasoline or light gas oil as fuel.
Um Wasserstoff als Treibstoff für die Wasserstoffzelle eines Fahrzeugs einzusetzen, muss eine große Menge an Wasserstoff in einem Speicherbehälter gespeichert werden. Wird bei der genannten Wasserstoffzelle eines Fahrzeugs das konventionelle Festwasserstoff-Speicherverfahren eingesetzt, dann erreicht das Fahrzeug nur die Hälfte der Reichweite eines Fahrzeugs mit Benzinantrieb, was eine Schwierigkeit in der kommerziellen Nutzung des Festwasserstoff-Speicherverfahrens darstellt. Gemäß einem Festwasserstoff-Speicherverfahren zur Lösung des genannten Problems kommt ein Katalysator mit einer Treibstofflösung in Kontakt, welche durch die Auflösung des Wasserstoff-Speichermaterials entsteht, und erzeugt so Wasserstoff. Da es möglich ist, Wasserstoff in flüssigem Zustand ungefähr bei Luftdruck zu speichern, weist dieses Verfahren eine hohe Stabilität und ein hohes Wasserstoff-Speichervermögen auf und kann also auf mobile Vorrichtungen angewandt werden.In order to use hydrogen as fuel for the hydrogen cell of a vehicle, a large amount of hydrogen must be stored in a storage tank be stored. When the conventional hydrogen storage method is used in the aforementioned hydrogen cell of a vehicle, the vehicle achieves only half the range of a gasoline powered vehicle, posing a difficulty in the commercial use of the hydrogen storage method. According to a hydrogen storage method for solving the above problem, a catalyst comes into contact with a fuel solution resulting from the dissolution of the hydrogen storage material, thus generating hydrogen. Since it is possible to store hydrogen in a liquid state at approximately atmospheric pressure, this process has high stability and high hydrogen storage capacity, and thus can be applied to mobile devices.
Bei dem genannten Verfahren wird Wasserstoff über eine Reaktion zwischen der Treibstofflösung und dem Katalysator erzeugt. Um also die Erzeugung von Wasserstoff zu starten oder anzuhalten, benötigt das Verfahren einen Prozess, der den Katalysator mit der Treibstofflösung in Kontakt bringt und wieder von ihr separiert, indem entweder die Treibstofflösung dem Katalysator zugeführt wird oder die Zuführung der Treibstofflösung durch eine Pumpe unterbunden wird, oder indem der Katalysator an die Treibstofflösung bewegt wird oder von dieser über einen Motor entfernt wird.at The said method is hydrogen over a reaction between the fuel solution and the catalyst. So in order to generate hydrogen to start or stop needed the process involves a process involving the catalyst with the fuel solution in Contact brings and separates from it again by either the fuel solution fed to the catalyst will or the feeder the fuel solution is prevented by a pump, or by the catalyst the fuel solution is moved or over from this a motor is removed.
Insbesondere dann, wenn das genannte Verfahren bei mobilen Vorrichtungen mit einer Wasserstoffzelle angewandt wird und die erzeugte Wasserstoffmenge den Bedarf der mobilen Vorrichtung übersteigt, sammelt sich Wasserstoff in der Wasserstoffzelle und erhöht den Systemdruck. Um in einem solchen Fall den Systemdruck stabil unter einem bestimmten Wert zu halten, werden zusätzliche Vorrichtungen zum Ablassen des angesammelten Wasserstoffes, zur Druckmessung und Messung der bereitgestellten Wasserstoffmenge über einen Sensor und zur Steuerung des reagierenden Anteils des Katalysators über eine Trennung des Katalysators von der Treibstofflösung mit Hilfe von außen zugeführter mechanischer Energie und/oder zur variablen Steuerung der bereitgestellten Menge der das Wasserstoff-Speichermaterial enthaltenden Treibstofflösung im System installiert, was die Systemstruktur verkompliziert und die Größenausdehnung des Systems steigert. Die Einsatzmöglichkeiten dieses Systems sind also beschränkt.Especially when said method is used in mobile devices a hydrogen cell is applied and the amount of hydrogen produced exceeds the needs of the mobile device, hydrogen collects in the hydrogen cell and increased the system pressure. To stabilize the system pressure in such a case to keep below a certain value will be additional Devices for discharging the accumulated hydrogen, to Pressure measurement and measurement of the amount of hydrogen provided via a Sensor and for controlling the reactive portion of the catalyst via a Separation of the catalyst from the fuel solution by means of externally supplied mechanical Energy and / or variable control of the provided amount the hydrogen storage material containing fuel solution in System installed, which complicates the system structure and the size expansion of the system increases. The uses of this system are so limited.
Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, und da eine Ausführung zur Erhöhung des Kontaktbereichs zwischen einer Treibstofflösung und einem Katalysator, der an einem Element zur Katalysatorbefestigung angebracht ist, nicht ausreichend ist, sind verschiedene Ausführungen notwendig. Außerdem sind eine technische Lösung und ein Verfahren notwendig, die verhindern, dass im Wasserstoffgas enthaltene Flüssigkeit in einen Schaumzustand eintritt und die feinen Luftlöcher einer Gas-Flüssigkeitstrennschicht verstopft, wenn das im Treibstofftank erzeugte, feine Flüssigkeitspartikel enthaltende Wasserstoffgas auf die Gas-Flüssigkeitstrennschicht trifft. Außerdem ist eine technische Lösung notwendig, die verhindert, dass die im Wasserstoffgas enthaltene Flüssigkeit die feinen Luftlöcher der Gas-Flüssigkeitstrennschicht verstopft, falls das aus der Treibstofflösung austretende, feine Flüssigkeitspartikel enthaltende Wasserstoffgas auf die Gas-Flüssigkeitstrennschicht trifft, und die Leistung der Vorrichtung steigert.Around to solve the problems described above, and as an embodiment of the increase the contact area between a fuel solution and a catalyst, which is attached to a catalyst fixing element, is not sufficient, different versions are necessary. Besides, they are a technical solution and a method necessary to prevent that contained in the hydrogen gas liquid enters a foam state and the fine air holes of a Gas-liquid interface clogged when the fine fluid particles generated in the fuel tank containing hydrogen gas on the gas-liquid separation layer meets. Furthermore is a technical solution necessary, which prevents the liquid contained in the hydrogen gas the fine air holes the gas-liquid separation layer clogged, if the emerging from the fuel solution, fine liquid particles containing hydrogen gas strikes the gas-liquid separation layer, and increases the performance of the device.
(Offenlegung der Erfindung)(Disclosure of Invention)
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme getätigt, und es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, einen selbstregulierenden Wasserstoffgenerator zu offenbaren, der in einer Initialphase ohne externe Energiequelle aktiv selbstgesteuert arbeitet und als Energiequelle dienendes Wasserstoffgas erzeugt und zur Verfügung stellt und eine Nutzung von Wasserstoffgas als saubere alternative Energiequelle ermöglicht, so dass eine Verschmutzung der Umwelt verhindert und die Nutzbarkeit von Wasserstoffgas erhöht wird.The The present invention has been made in view of the above Problems were made, and it is the object of the present invention to provide a self-regulating Hydrogen generator to reveal, in an initial phase without external energy source is actively self-controlled and works as an energy source generates and provides serving hydrogen gas and use of hydrogen gas as a clean alternative energy source allows, so that prevents pollution of the environment and usability increased by hydrogen gas becomes.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen selbstregulierenden Wasserstoffgenerator zu offenbaren, der einen einfachen Aufbau und ein minimales Volumen aufweist, so dass Wasserstoffgas kommerziell als Treibstoff für Geräte, Systeme und mobile Vorrichtungen eingesetzt werden kann.It is another object of the present invention, a self-regulating Hydrogen generator to reveal a simple structure and a having minimal volume, so that hydrogen gas is commercially available as Fuel for Equipment, Systems and mobile devices can be used.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen selbstregulierenden Wasserstoffgenerator zu offenbaren, bei dem ein Element zur Katalysatorbefestigung mit einem daran angeordneten Katalysator, das zur Erzeugung von Wasserstoffgas in Kontakt zu einer Treibstofflösung, verschiedene Formen zur Erzeugung großer Mengen von Wasserstoffgas aufweist, und bei dem ein fest angeordneter Treibstofftank sowie mobile und tragbare Vorrichtungen einen Aufbau aufweisen, bei dem das im Treibstofftank erzeugte Wasserstoffgas effizient abgelassen wird und eine Gas-Flüssigkeitstrennschicht durchläuft, wodurch eine Leistungssteigerung erzielt wird.It is another object of the present invention, a self-regulating To disclose a hydrogen generator in which a catalyst-fixing element with a catalyst disposed thereon for the production of Hydrogen gas in contact with a fuel solution, various forms for Generation big Has amounts of hydrogen gas, and in which a fixed fuel tank and mobile and portable devices have a structure, wherein the hydrogen gas generated in the fuel tank is efficient is discharged and passes through a gas-liquid separation layer, whereby an increase in performance is achieved.
Gemäß der vorliegenden
Erfindung können die
genannten Ziele sowie weitere Ziele erreicht werden durch einen
selbstregulierenden Wasserstoffgenerator für eine Wasserstoff-Brennzelle,
bestehend aus
einem einen Innenraum mit einem bestimmten Volumen
aufweisenden Treibstofftank, der mit einem mit dem Innenraum in
Verbindung stehenden Wasserstoffauslass versehen ist,
einer
Wasserstoff-Speichermaterial enthaltenden, im Treibstofftank untergebrachten
Treibstofflösung,
einem zur Erzeugung von Wasserstoffgas mit der Treibstofflösung in
Kontakt tretenden Katalysator, wobei der Katalysator einen Katalysereaktor
ausfüllt, der
für den
Fall, dass der Druck im Treibstofftank aufgrund der Erzeugung von
Wasserstoffgas durch den Kontakt zwischen Katalysator und Treibstofflösung ansteigt,
mit einem geschlossenen Teil für
die Unterbrechung des Kontakts zwischen dem Katalysator und der
Treibstofflösung
zur Unterbrechung der Wasserstoffgaserzeugung versehen ist, und
der für
den Fall, dass der Druck im Treibstofftank aufgrund des Verbrauchs
von Wasserstoffgas durch die Wasserstoff-Brennzelle abfällt, mit
einem offenen Teil für
die Kontaktherstellung zur Treibstofflösung zum Zweck der Wasserstoffgaserzeugung
versehen ist, so dass die Erzeugung und die Erzeugungsunterbrechung des
Gases basierend auf dem Ansteigen und Abfallen des Treibstofftankdruckes
aktiv reguliert wird.According to the present invention, said objects and other objects can be attained by a self-regulating hydrogen generator for a hydrogen fuel cell consisting of
a fuel tank having an interior of a certain volume, which communicates with a water communicating with the interior fabric outlet is provided,
a hydrogen storage material-containing fuel solution accommodated in the fuel tank, a catalyst contacting the fuel solution for generating hydrogen gas, the catalyst filling a catalytic reactor which is the case that the pressure in the fuel tank due to the generation of hydrogen gas by the contact between Catalyst and fuel solution increases, is provided with a closed part for the interruption of the contact between the catalyst and the fuel solution for interrupting the hydrogen gas generation, and in the event that the pressure in the fuel tank due to the consumption of hydrogen gas through the hydrogen fuel cell drops, is provided with an open part for making contact with the fuel solution for the purpose of hydrogen gas generation, so that the generation and the generation stop of the gas based on the rise and fall of the fuel tank pressure are active is regulated.
Vorzugsweise kann der Katalysereaktor ein elastisches Mittel zur Steuerung der Wasserstoffgaserzeugung aufweisen, welches eine bestimmten Kompressions- und Dekompressionskraft zur Bewegung des Katalysators in Richtung des geschlossenen oder des offenen Teils in Abhängigkeit vom durch die Wasserstoffgaserzeugung verursachten Anstieg oder Abfall des Treibstofftankdrucks aufweist, und der Katalysator kann mit einem Element zur Katalysatorbefestigung kombiniert werden, welches innerhalb des Katalysereaktors beweglich angeordnet ist.Preferably For example, the catalytic reactor can be an elastic means of controlling the Hydrogen gas generation, which has a certain compression and decompression force to move the catalyst in the direction of the closed or open part as a function of hydrogen gas production has caused increase or decrease in fuel tank pressure, and the catalyst may be provided with a catalyst attachment element which is movable within the catalytic reactor is arranged.
Außerdem kann der Treibstofftank vorzugsweise ein Gas-Flüssigkeitstrennmittel zur Trennung des erzeugten Wasserstoffgases von der Treibstofflösung in einem flüssigen Zustand und zum Ablassen des abgetrennten Wasserstoffgases nach außen enthalten.In addition, can the fuel tank is preferably a gas-liquid separator for separating the generated hydrogen gas from the fuel solution in a liquid Condition and for discharging the separated hydrogen gas after Outside contain.
Es ist darüber hinaus vorzuziehen, dass das Gas-Flüssigkeitstrennmittel eine Gas-Flüssigkeitstrennschicht von variabler Form ist, die fest im Treibstofftank angeordnet ist, so dass ein bestimmter Raum zwischen der inneren Öffnung und dem Ablass der Treibstofflösung zum leichten Ablassen des Wasserstoffgases durch die Ablassöffnung definiert wird.It is about it It is preferable that the gas-liquid separating agent a gas-liquid separation layer of variable shape, which is fixedly arranged in the fuel tank, leaving a certain space between the inner opening and the drain of the fuel solution for the easy discharge of the hydrogen gas defined by the discharge opening becomes.
Vorzugsweise kann das Gas-Flüssigkeitstrennmittel ein Sammelelement enthalten, das auf der Treibstofflösung treibt, welche den Treibstofftank bis zu einem bestimmten Niveau füllt, und eine Sammelöffnung, die aus dem Sammelelement herausragt und die der oberen Fläche der Treibstofflösung zugewandt ist, um durch dieselbe im Treibstofftank erzeugten Wasserstoff dem Sammelelement zuzuführen, sowie gegenüber der Sammelöffnung einen mit der anderen Seite des Sammelelements verbundenen Ablassschlauch, sowie einen Ablass zum Ablassen des durch das Sammelelement gesammelten Wasserstoffgases.Preferably may be the gas-liquid separator contain a collecting element that floats on the fuel solution, which fills the fuel tank up to a certain level, and a collection port, which protrudes from the collecting element and the upper surface of the fuel solution is facing to hydrogen generated by the same in the fuel tank to feed the collecting element, as well as opposite the collection opening a discharge hose connected to the other side of the collecting element, and a drain for discharging the hydrogen gas collected by the collecting element.
Es ist darüber hinaus vorzuziehen, dass der Treibstofftank ein Wasserstoffgas zurückhaltendes Mittel zur Umwandlung des sich in einem feinen Schaumzustand befindenden, durch den Kontakt zwischen Treibstofflösung und Katalysator erzeugten Wasserstoffgases in große Wasserstoffgasblasen enthält, wobei den so erzeugten großen Wasserstoffgasblasen erlaubt wird, durch die Gas-Flüssigkeitstrennschicht hindurch zu treten. Außerdem kann vorzugsweise wenigstens ein Kollisionselement, welches verhindert, dass sich in einem feinen Schaumzustand befindendes, im Treibstofftank erzeugtes, Feuchtigkeit enthaltendes Wasserstoffgas in direkten Kontakt mit der Gas-Flüssigkeitstrennschicht tritt, zwischen der Treibstofflösung und der Gas-Flüssigkeitstrennschicht angeordnet sein.It is about it In addition, it is preferable that the fuel tank is a hydrogen gas retaining agent for converting the state in a fine foam state, hydrogen gas generated by the contact between the fuel solution and the catalyst in size Contains hydrogen gas bubbles, the so produced large Hydrogen gas bubbles is allowed through the gas-liquid separation layer to step through. Furthermore can preferably at least one collision element, which prevents that is in a fine foam state located in the fuel tank generated, moisture-containing hydrogen gas in direct contact with the gas-liquid separation layer occurs between the fuel solution and the gas-liquid separation layer be arranged.
(Kurze Erläuterung der Zeichnungen)(Short explanation the drawings)
Die genannten Ziele, Merkmale und sonstigen Vorteile der vorliegenden Erfindung sind besser verständlich anhand der folgenden genauen Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen.The objectives, characteristics and other benefits of the present Invention are better understood using the following detailed description in conjunction with the accompanying drawings.
Dabei
zeigt
(Bevorzugte Ausführungen der Erfindung)(Preferred versions the invention)
Im Folgenden werden die bevorzugten Ausführungen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Im Folgenden entfällt die Beschreibung der für einen Wasserstoffgenerator üblichen Zusatzvorrichtungen.in the Following are the preferred embodiments of the present invention described with reference to the accompanying drawings. in the The following is deleted the description of one for one Hydrogen generator usual Additional devices.
Ein erfindungsgemäßer Wasserstoffgenerator H ist dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugung von Wasserstoffgas und die Erzeugungsunterbrechung des Wasserstoffgases wiederholt und ohne die Nutzung von außen zugeführter Energie durchgeführt werden.One Inventive hydrogen generator H is characterized in that the generation of hydrogen gas and the generation stop of the hydrogen gas is repeated and without the use of the outside supplied Energy performed become.
Genauer
gesagt besteht ein erfindungsgemäßer Wasserstoffgenerator
H aus einem Treibstofftank
Wie
in
Der
Treibstofftank
Die
im Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung angewandte Wasserstoffspeichermaterial-Treibstofflösung
Der
Katalysereaktor
Bei
anderen Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung ist der Katalysereaktor
Das
heißt,
es ist, wie in
Der
offene Teil
Außerdem ist
ein eine hohe Rückstellkraft aufweisendes
elastisches Mittel
Beim
Katalysator
Genauer
gesagt verfügt
das im Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung als Katalysator
Beim zweiten Verfahren wird das Raney-Nickel an einem Netz oder einem aus verschiedenen Materialien bestehenden Substrat in einer wässrigen Lösung wie destilliertem Wasser fixiert.At the second method is the Raney nickel on a network or a substrate made of different materials in an aqueous solution such as fixed in distilled water.
Da
Raney-Nickel in destilliertem Wasser gelagert wird, ist es, wenn
das in destilliertem Wasser gelagerte Raney-Nickel in den Katalysator
Je
höher die
Temperatur ist, desto größer ist die
Wasserstofferzeugungskapazität
von Katalysator
Das
Katalysatorbefestigungselement
Um
zu verhindern, dass die sich in einem flüssigen Zustand befindende Treibstofflösung in
den geschlossenen Teil am Außenumfang
von Katalysatorbefestigungselement
Die
Vorzugsweise
besteht das bei diesem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verwandte elastische Mittel
In
diesem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung besteht das elastische Mittel
Das
heißt,
das in diesem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verwendete Katalysatorbefestigungselement
Es
folgt eine detaillierte Beschreibung eines Prozesses zur Wasserstofferzeugung
durch den erfindungsgemäßen Wasserstoffgenerator
H. Die Treibstofflösung
wird in einer Menge von 10mA in den Treibstofftank
Es
wird so eine Druckdifferenz zwischen Treibstofftank
Wenn
das externe System wieder Wasserstoffgas verbraucht, wird das erzeugte
Wasserstoffgas aus dem Treibstofftank
Auf diese Weise erzeugt der erfindungsgemäße Wasserstoffgenerator H in zeitlichen Intervallen Wasserstoffgas.On This is how the inventive hydrogen generator H generates time intervals hydrogen gas.
Das
Gas-Flüssigkeitstrennmittel
Das
heißt,
jedes der in den
In
In
den
Die
oben beschriebenen verschiedenen Aufbauten des Gas-Flüssigkeitstrennmittels
Die
Wenn
die den Treibstofftank
Auf
diese Weise verhindert das Wasserstoffgas-Rückhaltemittel
Der
erfindungsgemäße Wasserstoffgenerator
H kann insbesondere für
fest installierte, mobile oder tragbare Artikel, die eine Wasserstoff-Brennzelle
verwenden, benutzt werden. Zwar kann der Treibstofftank
In
derselben Art wie das oben beschriebene Wasserstoffgas-Rückhaltemittel
Das
heißt,
der mit dem elastischen Mittel
Genauer
gesagt kragt in dem in
Wie
in
Wenn
der Innendruck von Treibstofftank
Bei
dem in
Der
Wasserstoffgenerator H des dritten Ausführungsbeispiels stimmt mit
dem Wasserstoffgenerator H des zweiten Ausführungsbeispiels darin überein,
dass die Erzeugung und Erzeugungsunterbrechung des Wasserstoffgases
durch den Anstieg und Abfall des Innendrucks von Treibstofftank
In
dem in
Wenn
der Katalysereaktor
Wie
oben beschrieben, tritt der mit Treibstofftank
Wie
in
Wie oben beschrieben, steuert der erfindungsgemäße Wasserstoffgenerator H die Erzeugung und Erzeugungsunterbrechung von Wasserstoffgas basierend auf dem Druck des erzeugten Wasserstoffgases ohne äußere Krafteinwirkung aktiv selbst und weist also einen einfachen und kostengünstigen Aufbau auf. Außerdem sind Volumen und Gewicht des erfindungsgemäßen Wasserstoffgenerators H reduziert, so dass die Energiedichte im Verhältnis zu Volumen und Gewicht einer als Energiequelle für die verschiedensten Vorrichtungen dienenden Brennstoffzelle erheblich gesteigert wird.As described above, the hydrogen generator H according to the invention controls the Generation and production interruption of hydrogen gas based on the pressure of the generated hydrogen gas without external force Active itself and therefore has a simple and inexpensive Build up. Furthermore are volume and weight of the hydrogen generator H according to the invention reduces, so that the energy density in relation to volume and weight one as an energy source for the various devices serving fuel cell considerably is increased.
Nachdem
das gesamte Wasserstoffgas der Treibstofflösung
Durch
die Anwendung der verschiedenen Ausführungsbeispiele für Katalysatorbefestigungselement
Der
Treibstofftank
(Industrielle Einsetzbarkeit)(Industrial applicability)
Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, offenbart die vorliegende Erfindung einen selbstregulierenden Wasserstoffgenerator im Kleinformat mit reduzierten Produktionskosten und verringertem Volumen und Gewicht, der die Energiedichte pro Volumen- und Gewichtseinheit erhöht und auf mobile und tragbare, wasserstoffbetriebene Vorrichtungen ebenso angewendet werden kann wie auf große wasserstoffbetriebene Vorrichtungen. Der selbstregulierende Wasserstoffgenerator stimuliert also den Einsatz von Wasserstoffgas als sauberer alternativer Energie und trägt dazu bei, dass Wasserstoffgas als Ersatz der sich allmählich erschöpfenden fossilen Brennstoffe eingesetzt wird, so dass eine Luftverschmutzung verhindert und eine saubere Umwelt gefördert werden.As From the above description, the present disclosure Invention a self-regulating hydrogen generator in small format with reduced production costs and reduced volume and weight, which increases the energy density per unit volume and weight and on mobile and portable, hydrogen powered devices as well can be like on big hydrogen powered ones Devices. The self-regulating hydrogen generator thus stimulates the use of hydrogen gas as a clean alternative energy and carries Hydrogen gas can replace the gradually exhausting fossil fuels Fuels is used, so that prevents air pollution and promoted a clean environment become.
Obgleich zu Illustrationszwecken die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung offenbart wurden, ist es für Fachleute auf dem entsprechenden Gebiet offensichtlich, dass die verschiedensten Modifikationen, Zusätze und Austauschmöglichkeiten vorhanden sind, ohne dass sich dadurch Abweichungen vom Umfang und von der Idee der offenbarten Erfindung und der dazugehörigen Ansprüche ergeben würden.Although for illustrative purposes, the preferred embodiments of the present invention As disclosed to those skilled in the art Area obvious that the most varied modifications, additions and exchange possibilities are present without deviating from the scope and from the idea of the disclosed invention and the claims associated therewith would.
ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY
Offenbart ist ein selbstregulierender Wasserstoffgenerator für eine Wasserstoff-Brennzelle. Der selbstregulierende Wasserstoffgenerator umfasst einen einen Innenraum mit einem bestimmten Volumen aufweisenden Treibstofftank, der mit einem mit dem Innenraum in Verbindung stehenden Wasserstoffauslass versehen ist, eine Wasserstoff-Speichermaterial enthaltende, im Treibstofftank untergebrachte Treibstofflösung, einen zur Erzeugung von Wasserstoffgas mit der Treibstofflösung in Kontakt tretenden Katalysator, wobei der Katalysator einen Katalysereaktor ausfüllt, der mit einem geschlossenen Teil für die Unterbrechung des Kontakts zwischen dem Katalysator und der Treibstofflösung versehen ist, und einen offenen Teil für die Kontaktherstellung zur Treibstofflösung, so dass die Erzeugung und die Erzeugungsunterbrechung des Wasserstoffgases in Abhängigkeit von Anstieg und Abfall des Treibstofftankdruckes aktiv reguliert wird.Disclosed is a self-regulating hydrogen generator for a hydrogen fuel cell. The self-regulating hydrogen generator includes a fuel-tank having an internal volume of a certain volume provided with a hydrogen outlet communicating with the interior, a fuel solution containing hydrogen storage material, a fuel tank stored in the fuel tank, a catalyst contacting the fuel solution to generate hydrogen gas wherein the catalyst fills a catalytic reactor provided with a closed part for interrupting the contact between the catalyst and the fuel solution, and an open part for making contact with the fuel solution, so that the generation and the Er hydrogen is interrupted in response to increase and decrease of the fuel tank pressure is actively regulated.
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