DE1592278A1 - Reinigung von Betriebsgasen fuer galvanische Brennstoffelemente - Google Patents

Description

• Reinigung von Betriebsgasen für galvanische Brennstoffelemente Die Erfindung ist gerichtet auf die Reinigung von wasserstoff -haltigen Konvertergasen für Brennstoffelemente durch Adsorption des in ihnen enthaltenen Wasserdampfes und Kohlendioxidgasee. Die Speicberung von Betriebsgasen für zrennstoffbatterien in Behältern ist besonders bei Anlagen mit höherer Leistung unwirtschaftlicb. Yun ist bekannt,Wasserstoffgas aus wasserstoffhaltigen Verbindungen mittels eines Konverters herzustellen.Dabei entsteht beispielsweise aus Alkohol und Wasser neben Wasserstoff auch noch Kohlendioxid und Wasserdampf.
• Bei Brennstoffelementen mit alkalischem Elektrolyten bilden sich unlösliche Karbonate,wenn mit den Betriebsgasen Kohlendioxid eingebracht wird.Die Verstopfung der Elektrodenporen durch abgeschiedene Karbonate führt zu empfindlichen Störungen.
• Mit den Betriebsgasen in den Gasraum der Elektrode eingebrachter dasserdampf dringt in die Poren der r#lektrode ein.bewirkt eine Verdünnung des Elektrolyten und dadurch eine abträgliche Konzentrationspolarisation, Es ergab sich die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Reinigung von Konvertergasen durch Abtrennung von Wasser und Kohlendioxid zu findeng damit Konvertergas für die Versorgung von #asserstoffdiffusionselektroden in Brennstoffbatterlen benutzt werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäas dadurch gelöstvdase in dem Gasleitungeweg zwischen dem Konverter und den Gasräumen der Elektroden einer Brennstoffbatterie Molekularsieb-Material angeordnet ist.welches das im Konvertergas enthaltene Wasser und das Kohlendioxidgas adeorbiert.
• Dabei Ist es von Vorteil,daas die In der Vorrichtung verwendeteng mit Molekularsieb-Material beschickten Adsorber auf einfache Neise regeneriert werden können. Die Regenerlerung erfolgt mittels eines Spülgases, an das der Adsorber das aufgenommene #asser und das Kohlendioxidgas abgibt.Die Vorrichtung enthält also zweckmässig zumindest einen weiteren Adsorber, um die Zuführung des Dias -serstoffs an die Brennstoffbatterie nicht unterbrechen zu M:Ussens Die Adaorber sind mit einem Gasversorgungssystem verbunden,das ein erhitztes Gas liefert, welches praktisch kein Nasser und kein Kohlendioxid enthält.
• Vorzugsweise wird eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung verwendet»bei der die Auslassleitung einer beheizten Konverteranlage ein gekühltes Gemisch von üasserstoffgas,#iasserdampf und Kohlendioxideas führt und über einen an sich bekgnnter,. C3 Kühler mit einem mit ivliolekularsieb-Mätarial beschickten #dsorber verbunden ist.Jie Auslassleitung dieses Adsorbers führt das ge - reinigte Wasserstoffges dem Gaaraum der Elektroden einer brenn -stoffbatterie zu. Ein zweiter Adsorber ist mit einem JyBtem verbunden.das erhitzte Luft oder Xasserstoffgas liefert,weiche praktisch kein fasser und kein Kohlendioxid enthalten. Ein dritter Adeorber ist mit einen Gaaversorgungssystem verbundengdas kaltes Spülgan liefert.
• 1)ie Reinigung erfolgtvindem das bereits im Konverter vorgekühlte Gas anachliessend durch einen an sich bekannten Kühler geführt wird,der bereits einen Teil des iWasserdampfes durch die Abkählung ausacheidet.Danach wird das Gas durch einen Adsorber geleitet.Der Adeorber wird so lange für die Gaareinigung verwendetl, bis die Konzentration an *asserdampf und Kohlendioxid im gerei-..igten Gas einen vorgegebenen eiert überschreitetgda der Adsorber diese itoffe nicht mehr voll aufnimmt. Das Äonvertergas wird dann auf einen anderen Adeorber zur Reinigung umgeschaltet.Der iasserstoff und Kohlendioxid enthaltende Adeorber wird mit einem erhitzten Gas gespült.Vorzugeweise verwendet man Luft oder Was serstoffgas als Spülgas. Der im Molekularsieb-Material adeorbierte Wasserdampf und das adsorbierte Kohlendioxid werden an das Spülgas abgegeben.Bei diesem Vorgang erhitzt sich der Adeorber, er muse daher anschliessend auf die erforderliche iietriebstemperatur gekühlt-werden.Hierzu wird kaltes Spülgas durch den Adsorber geleitet. Die einzelnen Adsorber der Vorrichtung werden also nacheinander für die Reinigung des Konvertergases verwendet und anschliessend regeneriert und gekühlt.
• Die Abbildung zeigt In schematischer üiedergabe eine der möglichen Ausführungsformen der erlindungsgemässen Vorrichtung.Die Brennstoffbatterie ist nicht eingezeichnet.Udber die Leitung 1 wird Methanol und iasserdampf in die Konverteranlage 3 gegeben. Der Konverter wird durch Erhitzer 4 geheizt. Das entstandene Gemisch von Waaserstofft Waaserdampf und Kohlendioxid wird im Kühler 2 vorgekühlt.Uber die Leitung 23 ist der Konverter mit dem Kühler 5 verbunden. An den Tropfflächen 6 wird Wasser abgeschieden und über die Leitung 7 abgelaesen.Dan gekühlte Gas wird über die Leitung 8 auf den Gaaverteiler 9" gegeben.Der Gaaverteiler 9 verbindet beispielsweise die Leitung 8 mit dem Adeorber 10. Der Adeurber ist mit Molekulareieb-Material beschickt und eut - zieht dem durchströmenden Gasgemia'ch den Waseerdampf und das Kohlendioxid.Über den Ganverteiler 13 wird das gereinigte Gas durch Leitung 14 in die angeschlossene Brennstoffbatterie geführt.Der Adeorber 11 ist durch die Reinigung des Gangemischen bereits mit Wasserdampf und Kohlendioxid beladeng und deshalb über den Ganverteiler 9 und die Leitung 21 mit dem Erhitzer 20 verbunden.Durch die Leitung 18 und das Gebläse 19 wird der Adeorber 11 mit er-,hitztemPpUlgen versorgt. Als Spülgae kann Luft dienen.Es ist auch möglich, einen Teil den gereinigten Waaserstoffgaaen aus Leitung 14 zu entnehmen und als Spülgao zu verwenden.Das ürhitzte und mit *asaerdampf und Kohlendioxid aus dem regenerierten Adeorber 11 beladene Spülgas wird über den Gaaverteller 13 und die Leitung 15 abgelassen.Der durch die Spülung m#t erhitztem Gas erwärmte Adeorber 12 wird anachliessend mit kaltem Gas gekühlt.Über die Leitung 17 und den Gaaverteiler 9 wird er durch das Geblä'ae 19 mit'einem kalten Gas vereorgt.Das im Durchgang durch den AdaQrber 12 erwärmte Gas wird dann über die Leitung 16 dem Erhitzer 20 ziggeführt.

Claims (2)

1. Patentansprüche 1. Vorrichtung zur Reinigung von wasserstoffhaltigen Konverter gasen für den Betrieb einer Brennstoffbatteriegdadurch gekennzeichnetpdaso im Leitungsweg für das Wasserstoffgaa enthaltende GaagemiBch zwischen Konverter und Brennstoffelement bzw. -batterie Molekularsieb-Material angeordnet ist.
2. 2. Vorrichtung nach-Anspruch 19 dadurch gekennzeichnet.daas sie mindestens zwei mit Molekularsieb-Material beschickte Adsorber enthält und jeweils ein Adeorber mit dem Konverter und ein weiterer mit einem Adsorberregenerstionasystem verbunden ist. 3. Vorrichtung nach Anspruch 19 dadurch gekennzeichnet.daas die das Gemisch von Wasserstoffgas.Wasserdampf und Kohlendioxidgao füh- rende Auslaseleitung einer Konverteranlage über Kühler mit einem mit Molekularzieb-Material beschickten Adsorber verbunden istg wobei die Auelaseleitung dieses Adsorbers mit einer Brennstoffbatterie verbunden ist.während ein zweiter Adsorber mit einem .Remenerationasystem und ein dritter Adsorber mit einem Erzeuger vqn,kaltem...#pülgen verbunden ist. 4.«#7'#V'otrichtung den Ansprüchen' 1 3, dadurch gekenrize>iöhhe**t,' dass-dei# oder-die *dsör'ber Zeolithe enthalten. Verfahren zur Reinigung von Konvertergasen in einer Vorrich -tung nach den vorhergehenden Ansprüchentdadurch gekennzeichnetg daas das gekühlte Konvertergan so lange durch einen Adeorber geführt wird.bis die Konzentration von Wasserdampf und Kohlendioxid in dem gereinigten Gag einen vorgegebenen Wert überschreitet und anachliessend einen regenerlerten Adeorber zugeleitet wirdvwährend der Wasserdampf und Kohlendioxid enthaltende Adeorber mit einem vorzugsweise auf eine Temperatur von 300 0 C erhitztem Gas, vorzugsweise Luft oder Waaserstoffgaa.geapült wird und der auf diese Weise regenerierte Adeorber anachliessend durch kalten Spülgas auf die erforderliche Betriebetemperatur gekühlt wird.