DE19513654C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Reduzierung von Stickoxiden in Verbrennungsabgaben - Google Patents

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Reduzierung von Stickoxiden in Verbrennungsabgasen nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Verfahren und Vorrichtungen zur Reduzierung von Schadstoffen in Verbrennungsabgasen, bei einem unter Sauerstoffzufuhr ablaufenden Verbrennungsprozeß, sind bekannt. So wird beispielsweise bei Verbrennungs­ kraftmaschinen in Kraftfahrzeugen, die ein Kraftstoff- Luft-Gemisch verwenden, das mit Hilfe eines Zündmit­ tels gezündet wird, gemäß der DE-PS 44 04 681, dem Sauerstoff-Stickstoff-Luftgemisch (Atmosphäre) vor Zufuhr in die Verbrennungskraftmaschine der Stickstoff entzogen. Hierzu wird das Sauerstoff-Stickstoff-Luftge­ misch über eine Barriere geführt, die für den Stickstoff nicht durchlässig ist. Hierdurch wird erreicht, daß die Verbrennung weiterhin unter Zufuhr von der Umge­ bungsluft entnommenem Luftsauerstoff durchgeführt werden kann, während der in der Umgebungsluft vor­ handene Luftstickstoff nicht dem Verbrennungsprozeß zugeführt wird. Das Entstehen von Stickoxiden wäh­ rend des Verbrennungsprozesses wird verhindert, zu­ mindest drastisch reduziert.

Weiterhin sind keramische Bauelemente bekannt, die eine aus einem sauerstoffionenleitenden Material beste­ hende Membran aufweisen. Derartige Bauelemente werden, beispielsweise zur Bestimmung des Sauerstoff­ gehaltes in Abgasen von Verbrennungsprozessen, als sogenannte Lambdasonden eingesetzt. Diese sauer­ stoffionenleitenden Membranen weisen hierbei bekann­ terweise bei unterschiedlichen Temperaturen und Druckverhältnissen eine unterschiedliche Sauerstoffio­ nenleitfähigkeit auf.

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den im An­ spruch 1 genannten Merkmalen bietet den Vorteil, daß das Abscheiden des Sauerstoffes aus dem Sauerstoff- Stickstoff-Luftgemisch mit einem relativ geringen Ener­ gieeinsatz erfolgen kann. Dadurch, daß der Sauerstoff zweistufig aus Luft abgeschieden wird, ist es vorteilhaft möglich, die Luft zuvor in einer ersten Verfahrensstufe mit Sauerstoff anzureichern und der mit dem Sauerstoff angereicherten Luft den Sauerstoff für den Verbren­ nungsprozeß zu entziehen. Hierdurch wird erreicht, daß für das Aufheizen der Luft vor dem Abscheiden des Sauerstoffes weniger Energie benötigt wird, da nicht unnötig viel Stickstoff mit aufgeheizt zu werden braucht. Weiterhin kann eine zum Sauerstoffabscheiden aufzubringende Kompressionsenergie verringert wer­ den, da die in dem ersten Verfahrensschritt mit dem Sauerstoff angereicherte Luft bereits einen höheren Sauerstoffgehalt aufweist. Mit dem höheren Sauerstoff­ gehalt ist der Sauerstoff-Partialdruck entsprechend hö­ her, so daß sich hieraus eine bessere Abscheidung des Sauerstoffs ergibt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Reduzie­ rung von Schadstoffen mit den im Anspruch 7 genann­ ten Merkmalen bietet den Vorteil, daß mittels einfacher Mittel auf kleinstem Bauraum eine energiearme Ab­ scheidung von Sauerstoff aus Luft möglich ist. Dadurch, daß die Anordnung zwischen einem Einlaß für die Luft und einem Auslaß für den abgeschiedenen Sauerstoff zwei Einrichtungen aufweist, die jeweils eine unter­ schiedliche Durchlaßfähigkeit für den Sauerstoff und Stickstoff aufweisen, ist es vorteilhaft möglich, mittels dieser Vorrichtung mit Sauerstoff angereicherte Luft zu erzeugen, aus der dann der Sauerstoff abgeschieden wird. Durch die zwei Einrichtungen kann die Vorrich­ tung vorzugsweise in drei Kammern aufgeteilt werden, wobei die Einrichtungen zwischen den einzelnen Kam­ mern angeordnet sind und eine unabhängige Behand­ lung der Luft gestatten. Hierdurch wird es in einfacher Weise möglich, in den einzelnen Kammern unterschied­ liche Sauerstoffkonzentrationen zu erhalten, so daß aus einer Kammer mit einer erhöhten Sauerstoffkonzentra­ tion der Sauerstoff in einfacher Weise abgeschieden werden kann.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vor­ gesehen, daß die erste Einrichtung druckabhängig und die zweite Einrichtung temperaturabhängig arbeitet. Hierdurch kann mittels relativ einfach zur Verfügung stehender Medien, nämlich einem Druck und einer Tem­ peratur, die Vorrichtung auf einen unterschiedlichen Grad einer Sauerstoffabscheidung eingestellt werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausfüh­ rungsbeispiel anhand der zugehöriger. Zeichnung, die schematisch eine Anordnung zum Abscheiden von Sau­ erstoff aus Luft zeigt, näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 schematisch eine Anordnung zum Abscheiden von Sauerstoff aus einem Sauerstoff-Stickstoff-Luftge­ misch und

Fig. 2 eine schematische Anordnung einer Einrich­ tung zur Anreicherung des Sauerstoffs in einem Sauer­ stoff-Stickstoff-Luftgemisch.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In der Fig. 1 ist schematisch eine allgemein mit 10 bezeichnete Vorrichtung zum Ausscheiden von Sauer­ stoff aus einem Sauerstoff-Stickstoff-Luftgemisch ge­ zeigt. Die Vorrichtung 10 weist eine erste Kammer 12 auf, die mit einem Einlaß 14 für das Sauerstoff-Stick­ stoff-Luftgemisch 16 versehen ist. Die erste Kammer 12 ist über eine noch zu erläuternde erste Einrichtung 18 von einer zweiten Kammer 20 getrennt. Die zweite Kammer 20 ist über eine zweite - ebenfalls noch zu erläuternde - Einrichtung 22 von einer dritten Kam­ mer 24 getrennt. Die dritte Kammer 24 besitzt einen Auslaß 26 für mittels der Vorrichtung 10 abgeschiede­ nen Sauerstoff 28. Die erste Kammer 12 ist weiterhin mit einem Auslaß 30 für das Sauerstoff-Stickstoff-Luft­ gemisch 16 versehen, wobei in dem Auslaß 30 ein Dros­ selventil 32 angeordnet ist. Weiterhin sind an der ersten Kammer 12 Mittel 34 zum Beaufschlagen der ersten Kammer 12 mit einem ersten Druck p1 vorgesehen. Die zweite Kammer 20 besitzt Mittel 36 zum Beaufschlagen der zweiten Kammer 20 mit einem Druck p2. Weiterhin ist in der zweiten Kammer 20 eine Heizeinrichtung 38 vorgesehen, die beispielsweise eine innerhalb der Kam­ mer 20 angeordnete Heizwendel 40 aufweist, die über Anschlüsse 42 mit einer Heizspannung verbindbar ist. Darüber hinaus besitzt die zweite Kammer 20 einen Auslaß 44, in dem ein Drosselventil 46 angeordnet ist. Die dritte Kammer 20 besitzt einen Einlaß 48, in dem ein weiteres Drosselventil 50 angeordnet ist.

Die erste Einrichtung 18 besteht aus einer Membran 52, die eine unter einer Druckdifferenz zwischen der ersten Kammer 12 und der zweiten Kammer 20 unter­ schiedliche Durchlaßfähigkeit (Permeationsrate) für Sauerstoff O₂ und Stickstoff N₂ aufweist. Die zweite Einrichtung 22 besteht aus einer gemischtleitenden Ke­ ramikmembran 54, einem sogenannten Perowskit.

Mittels der in der Fig. 1 dargestellten erfindungsge­ mäßen Vorrichtung läuft das erfindungsgemäße Verfah­ ren folgendermaßen ab:

Über den Einlaß 14 wird die erste Kammer 12 mit einem Sauerstoff-Stickstoff-Luftgemisch 16 beaufschlagt. Die­ ses Sauerstoff-Stickstoff-Luftgemisch besteht üblicher­ weise aus der Umgebungsluft der Vorrichtung 10. Das Drosselventil 32 des Auslasses 30 der ersten Kammer 12 führt zu einem geringeren Querschnitt des Auslasses 30 gegenüber dem Querschnitt des Einlasses 14. Über das Mittel 34 wird die erste Kammer 12 mit dem Druck p1 beaufschlagt. Hierdurch stellt sich zwischen der Kam­ mer 12 und der zweiten Kammer 20 eine Druckdifferenz ein, die an den beiden Seiten der Membran 52 anliegt. Da die Membran 52 eine unterschiedliche Durchlaßfä­ higkeit für den Sauerstoff und den Stickstoff bei einer Druckdifferenz aufweist, kann der Sauerstoff schneller durch die Membran 52 diffundieren als der Stickstoff. Dies führt dazu, daß in die zweite Kammer 20 ein größe­ rer Anteil des Sauerstoffes diffundiert als ein Anteil des Stickstoffes. Die erste Kammer 12 wird hierbei vorzugs­ weise permanent mit dem Druck p1 beaufschlagt, so daß das Durchdiffundieren des Sauerstoffes in größeren Mengen und des Stickstoffes in geringeren Mengen durch die Membran 52 kontinuierlich erfolgt. Das über­ schüssige Sauerstoff-Stickstoff-Luftgemisch 16 wird über das Drosselventil 32 des Auslasses 30 kontinuier­ lich und kontrolliert abgelassen, wobei das hier austre­ tende Sauerstoff-Stickstoff-Luftgemisch 16 einen gerin­ geren Sauerstoffanteil aufweist als das über den Einlaß 14 zugeführte Sauerstoff-Stickstoff-Luftgemisch.

Mittels der ersten Einrichtung 18 wird somit erreicht, daß in der zweiten Kammer 20 ein Sauerstoff-Stick­ stoff-Luftgemisch anliegt, das einen höheren Sauerstoff­ anteil aufweist als das am Einlaß 14 anliegende Sauer­ stoff-Stickstoff-Luftgemisch 16. Dieses mit Sauerstoff angereicherte Gemisch wird nunmehr mittels der Heiz­ einrichtung 38 erhitzt und dem Mittel 36 mit einem Druck p2 beaufschlagt. Hierdurch wird das Sauerstoff- Stickstoff-Luftgemisch in der zweiten Kammer 20 kom­ primiert und gegen die Keramikmembran 54 gedrückt. Ein kontrollierter Druckaufbau in der zweiten Kammer 20 ist über eine Stellung des Drosselventils 96 einstell­ bar. Die Keramikmembran 54 ist gemischtleitend, wobei, eine Beschleunigung der Sauerstoffionen in Richtung der dritten Kammer 24 erfolgt. Da die Sauerstoffionen ein negatives Potential aufweisen, findet entgegenge­ setzt eine Elektronenleitung durch die Keramikmem­ bran 54 statt. Diese ist somit als gemischtleitende Kera­ mikmembran 54 ausgebildet. Als treibende Kraft des Sauerstoffionentransports fungiert der Gradient des Sauerstoff-Partialdrucks über der Keramikmembran 54. Somit kann über eine Einstellung eines Druckes p2 in der zweiten Kammer 20 der Anteil der Sauerstoffionen eingestellt werden, der während einer bestimmten Zeit­ einheit von der zweiten Kammer 20 in die dritte Kam­ mer 24 diffundiert.

Da das Sauerstoff-Stickstoff-Luftgemisch in der Kammer 20 zum Erreichen des Diffusionsvorgangs der Sauerstoffionen durch die Keramikmembran 54 ein be­ stimmtes Wärmepotential aufweisen muß, ist die Heiz­ einrichtung 38 vorgesehen. Hierbei ist jedoch gegen­ über einem üblichen Erhitzen des Sauerstoff-Stickstoff- Luftgemisches ein erheblich geringerer Energieeinsatz notwendig, da bereits ein mit Sauerstoffs angereichertes Sauerstoff-Stickstoff-Luftgemisch erhitzt werden muß. Der relative Anteil des Stickstoffes bist somit geringer in bezug auf die Gesamtzusammensetzung, so daß rela­ tiv weniger Stickstoff mit aufgeheizt zu werden braucht. Darüber hinaus ergibt sich durch das mit Sauerstoff angereicherte Sauerstoff-Stickstoff-Luftgemisch inner­ halb der zweiten Kammer 20 ein höherer Sauerstoff- Partialdruck, so daß der für die Diffusion der Sauerstoff­ ionen durch die Keramikmembran 54 aufzubringende Druck p2 relativ gering ausfallen kann. Hierdurch kommt es neben der Einsparung an Heizenergie zu ei­ ner Einsparung an Kompressionsenergie.

Insgesamt ergibt sich durch die Kopplung, das heißt Vorschaltung der Membran 52 (Sauerstoffanreiche­ rung) vor die Keramikmembran 54 (Sauerstoffsepara­ tion) eine geringere spezifische Separationsleistung (Gesamtleistung/separierter Sauerstoffmenge) wegen der geringeren Menge zu erwärmenden und zu kompri­ mierenden Stickstoffs und wegen des erhöhten Sauer­ stoffpartialdrucks als treibende Separationskraft, infol­ ge der erwähnten Sauerstoff-Konzentration.

Die in die dritte Kammer 24 eindiffundierten Sauer­ stoffionen können über den Einlaß 48 mit einem Inert­ gas vermischt werden, das den Transport des Sauer­ stoffes über den Auslaß 26 zu einer Verbrennungskam­ mer übernimmt, indem ein Verbrennungsprozeß unter Zufuhr des Sauerstoffes abläuft. Als Inertgas zum Transport des Sauerstoffes kann beispielsweise ein Ver­ brennungsabgas des Verbrennungsprozesses genutzt werden, das über eine Kurzschlußleitung dem Verbren­ nungsprozeß wieder zugeführt wird. Dem Verbren­ nungsprozeß steht hierbei durch die eindiffundierten Sauerstoffionen genügend Sauerstoff zur Verfügung. Der ursprünglich in dem Sauerstoff-Stickstoff-Luftge­ misch 16 vorhandene Stickstoff wird somit von des Teil­ nahme an dem Verbrennungsprozeß ausgeschlossen, so daß die Bildung von Stickoxiden während des Verbren­ nungsprozesses drastisch reduziert wird und lediglich ein Restanteil aufgrund des Stickstoff-Anteils des Kraft­ stoffes verbleibt.

In der Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der ersten Einrichtung 18 dargestellt. Die Einrichtung 18' der Fig. 2 kann anstelle der bereits zu Fig. 1 erläuterten Einrichtung 18 eingesetzt werden, wobei trotz eines teil­ weise unterschiedlichen Aufbaus zum besseren Ver­ ständnis gleiche Teile mit gleicher Funktion mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.

Die Einrichtung 18' besitzt den Einlaß 14 für das Sau­ erstoff-Stickstoff-Luftgemisch 16. Der Einlaß 14 ist mit einem ersten Kanal 56 und einem zweiten Kanal 58 verbunden. Die Kanäle 56 beziehungsweise 58 sind über eine Einrichtung 60, beispielsweise eine Klappe, alter­ nierend mit dem Einlaß 14 verbindbar beziehungsweise zu diesem abschottbar. In dem Kanal 56 ist ein Bereich 62 vorgesehen, der mit einem Zeolith 64 ausgestattet ist. Entsprechend besitzt der Kanal 58 einen Bereich 66, der ebenfalls mit Zeolith 64 ausgestattet ist. In den jeweils mit dem Zeolith 64 ausgestatteten Bereichen 62 und 66 der Kanäle 56 und 58 ist das Zeolith 54 vorzugsweise über den gesamten Querschnitt der Kanäle 56 bezie­ hungsweise 58 angeordnet. Die Kanäle 56 und 58 mün­ den jeweils in der zweiten Kammer 20 der Einrichtung 10 (Fig. 1). Zwischen den Bereichen 62 und 66 mit dem Zeolith 64 und der Kammer 20 sind die Kanäle 56 und 58 über eine Abzweigung 68 beziehungsweise 68' mit einer Fördereinrichtung 70, beispielsweise einer Pumpe, ver­ bunden. Zwischen den Abzweigungen 68 beziehungs­ weise 68' und der zweiten Kammer 20 sind die Kanäle 56 beziehungsweise 58 jeweils über eine alternierend ansteuerbare Absperreinrichtung 72 mit der Kammer 20 verbindbar beziehungsweise von dieser abschottbar. Die Absperreinrichtung 72 besitzt zwei miteinander ge­ koppelte Klappenventile 74 beziehungsweise 74', die al­ ternierend die Fördereinrichtung 70 oder die Kammer 20 mit dem Kanal 56 beziehungsweise 58 verbinden.

Die in Fig. 2 gezeigte Einrichtung 18' übt folgende Funktion aus:

Im Ausgangszustand verschließt die Einrichtung 60 den Kanal 56, so daß der Kanal 58 mit dem Einlaß 14 ver­ bunden ist. Gleichzeitig ist die Absperreinrichtung 72 so geschaltet, daß das Klappenventil 74' den Abzweig 68' abdichtet und der Kanal 58 mit der zweiten Kammer 20 verbunden ist. Der erste Kanal 56 ist über den Abzweig 68 mit der Fördereinrichtung 70 verbunden, während das Klappenventil 74 den Kanal 56 zu der zweiten Kam­ mer 20 abschottet, aber den Einlaß 14 wird die Einrich­ tung 18' mit dem Sauerstoff-Stickstoff-Luftgemisch 16 unter einem Druck von ca. 1 bar beaufschlagt. Das Sau­ erstoff-Stickstoff-Luftgemisch 16 wird so auf das in dem Bereich 66 des Kanals 58 angeordnete Zeolith 64 ge­ führt. Das Zeolith 64 besitzt eine derartige Struktur, daß die Stickstoffmoleküle des Sauerstoff-Stickstoff-Luftge­ misches 16 adsorbiert werden, während die Sauerstoff­ moleküle den Bereich 66 passieren können. Somit wird erreicht, daß in der zweiten Kammer 20 ein Sauerstoff- Stickstoff-Luftgemisch 16 mit einem höheren Sauer­ stoffanteil gegenüber dem Einlaß 14 anliegt. Aus diesem mit Sauerstoff angereicherten Sauerstoff-Stickstoff Luftgemisch wird dann - wie bereits zu Fig. 1 erläutert - der Sauerstoff separiert.

Da der Bereich 66 mit dem Zeolith 64 bekannterma­ ßen nur eine bestimmte Speicherfähigkeit besitzt und es damit zu einer Sättigung der Adsorption des Stickstof­ fes kommt, wird die Einrichtung 18' wählbar, beispiels­ weise zeitgesteuert, wie folgt umgeschaltet. Die Klappe der Einrichtung 60 wird derart umgeschaltet, daß der Kanal 56 mit dem Einlaß 14 verbunden wird, während der Kanal 58 zu dem Einlaß 14 abgeschottet wird. Gleichzeitig schaltet die Absperreinrichtung 72 um, so daß das Klappenventil 74 den Abzweig 68 absperrt und den Kanal 56 mit der zweiten Kammer 20 verbindet. Das Klappenventil 74' gibt gleichzeitig den Abzweig 68' frei und schottet den Kanal 58 gegenüber der zweiten Kammer 20 ab. Über die Fördereinrichtung 70 wird nunmehr das Zeolith 64 in dem Bereich 66 mit einem Unterdruck beaufschlagt. Hierdurch kommt es bekann­ termaßen zu einer Regenerierung des Zeoliths 64 in dem Bereich 66. Durch diesen Druckwechsel an dem Zeolith 64 in dem Bereich 66 wird der zuvor adsorbierte Stickstoff aus dem Sauerstoff-Stickstoff-Luftgemisch 16 mittels der Fördereinrichtung 70 abgesaugt, so daß die­ ses quasi von den Stickstoffmolekülen gereinigt wird.

Während das Zeolith 64 in dem Bereich 66 regene­ riert wird, wird das Sauerstoff-Stickstoff-Luftgemisch 16 über das Zeolith 64 in dem Bereich 62 des Kanals 56 geleitet. Hierbei wird über den Kanal 56 in der bereits beschriebenen Weise der zweiten Kammer 20 mit Sau­ erstoff angereichertes Sauerstoff-Stickstoff-Luftge­ misch 16 zugeführt.

Durch den gewählten Aufbau der Einrichtung 18', ins­ besondere durch die Anordnung der Einrichtung 60 be­ ziehungsweise der Absperreinrichtung 72 wird ein kon­ tinuierlicher Betrieb gewährleistet, da das Zeolith 64 in den Bereichen 62 beziehungsweise 66 abwechselnd den Stickstoff des Sauerstoff-Stickstoff-Luftgemisches ad­ sorbiert beziehungsweise regeneriert.

Mittels der Einrichtung 18' ist eine Anreicherung des Sauerstoffs in dem Sauerstoff-Stickstoff-Luftgemisch auf über 50% möglich. Dieses mit dem Sauerstoff ange­ reicherte Luftgemisch wird nun, wie bereits zu Fig. 1 erläutert, der zweiten Einrichtung 22 zugeführt, das heißt, unter Temperatur- und/oder Druckeinwirkung, auf die gemischtleitende Keramikmembran 54 geführt.

Eine sehr vorteilhafte Anwendung der Vorrichtung 10 ergibt sich beispielsweise bei des Zufuhr eines Kraft­ stoff-Luft-Gemisches für eine Verbrennungskraftma­ schine in Kraftfahrzeugen. Der Ausstoß von Stickoxi­ den wird bei Kraftfahrzeugen mit der erfindungsgemä­ ßen Vorrichtung 10 verhindert, zumindest erheblich re­ duziert.

Claims (19)

1. Verfahren zur Reduzierung von Stickoxiden in Verbrennungsabgasen bei einem unter Sauerstoffzufuhr ablaufenden Verbrennungsprozeß, wobei der für den Verbrennungsprozeß benötigte Sauerstoff aus Luft abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, daß man den Sauerstoff zweistufig abscheidet, wobei in der ersten Stufe eine Sauerstoffanreicherung durch Adsorption von Stickstoff oder mittels permeabler Membran mit größerer Permeationsrate für Sauerstoff als für Stickstoff und in der zweiten Stufe eine Sauerstoffseparation durch Einsatz einer sauerstoffionenleitfähigen Membran stattfindet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Luft unter Druck auf die Membran gibt.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man aus der mit dem Sauerstoff angereicherten Luft anschließend den Sauerstoff mittels der sauerstoffionenleitfähigen Membran in ein Verbrennungsgas diffundiert.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die mit Sauerstoff angereicherte Luft komprimiert.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die mit Sauerstoff angereicherte Luft erwärmt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man über die Einstellung des Druckes und/oder der Temperatur der mit Sauerstoff angereicherten Luft die Diffusion von Sauerstoff in das Verbrennungsgas pro Zeiteinheit beeinflußt.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Einlaß (14) für die Luft (16) und einem Auslaß (26) für den abgeschiedenen Sauerstoff zwei Einrichtungen (18, 18', 22) angeordnet sind, wobei die erste Einrichtung (18, 18') zur Sauerstoffanreicherung eine Membran (52), die für Sauerstoff durchlässiger ist als für Stickstoff, oder Adsorber (Bereich 62, 66) für Stickstoff aufweist, und wobei die zweite Einrichtung zur Sauerstoffseparation eine weitere Membran (54) aufweist, die aus einem sauerstoffionenleitenden Material besteht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (18, 18', 22) unabhängig voneinander angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung (18, 18') druckabhängig arbeitet.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung (22) druckabhängig und/oder temperaturabhängig arbeitet.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (10) mittels der Einrichtungen (18, 18', 22) in drei Kammern (12, 20, 24) unterteilt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Kammer (12) mit dem Einlaß (14) und eine dritte Kammer (24) mit dem Auslaß (26) verbunden ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung (18) zwischen der ersten Kammer (12) und der zweiten Kammer (20) und die zweite Einrichtung (22) zwischen der zweiten Kammer (20) und der dritten Kammer (24) angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Kammer (12, 20) unabhängig voneinander mit einem Druck (p1, p2) beaufschlagbar sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kammer (20) beheizbar ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung (18') zumindest bereichsweise ein Zeolith (64) aufweist, das eine Stickstoff adsorbierende Struktur besitzt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (18') Kanäle (56, 58) aufweist, die jeweils einen Bereich (62, 66) mit Zeolith (64) besitzen und die abwechselnd mit der Luft (16) beaufschlagbar und der zweiten Kammer (20) verbindbar sind.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Einrichtung (18') eine Fördereinrichtung (70) zugeordnet ist, über die das Zeolith (64) mit einem Unterdruck zur Regenerierung beaufschlagbar ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung (22) aus einer gemischtleitenden Keramikmembran (54) besteht, die zwischen der zweiten Kammer (20) und der dritten Kammer (24) angeordnet ist.