DE19517945A1 - Energy source producing hydrogen - Google Patents

Energy source producing hydrogen

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Abstract

Energy source contains Na or a cpd. contg. Na and is contacted with water or water vapour in solid or liquid form so that an exactly defined controllable amt. of H2 is produced for energy consumption.

Description

1. Verfahren nach dem obigen Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Druckbehälter (siehe Bild 1) sich Wasser im unteren Behälterteil (3) befindet, während Natrium bzw. eine natriumhaltige Verbindung im oberen Teil des Behältnisses (1) angeordnet ist. Der Hohlraum zwischen den beiden Grund­ stoffen ist mit Wasserstoff gefüllt. Das Natrium wird mit Hilfe einer Kraft durch eine oder mehrere Öffnungen gepreßt, damit es mit dem Wasser in Berührung kommt. Die Menge des Natriums regelt dabei ein Verschluß oder Zerhacker (2a), so daß die exakte Natriummenge, die mit dem Wasser reagiert, definiert werden kann. Das Wasser verändert sich bei fortschreitender Reaktionsdauer immer mehr zu einer wäßrigen NaOH-Lösung, die nach Gebrauch des Energiespeichers wieder aufgearbeitet werden kann, so daß keine weiteren Abfallprodukte als die beiden Grundstoffe Natrium und Wasser sowie unschädlicher Sauerstoff ent­ stehen. Der Wasserstoff entweicht dabei über eine Leitung (4) und gelangt über eine Regel- und Sicherungseinheit (5), die sowohl das Eindringen von Luft in das System als auch bei Schräglage der Wasserstoffenergiequelle ein Auslaufen von Flüssigkeit verhindert, zu der Stelle, an der der Wasserstoff zur Verbrennung benötigt wird.1. The method according to the above claim, characterized in that in a pressure vessel (see Figure 1) is water in the lower container part ( 3 ), while sodium or a sodium-containing compound is arranged in the upper part of the container ( 1 ). The cavity between the two raw materials is filled with hydrogen. The sodium is forced through one or more openings with a force so that it comes into contact with the water. The amount of sodium is regulated by a shutter or chopper ( 2 a), so that the exact amount of sodium that reacts with the water can be defined. The water changes with progress of the reaction more and more to an aqueous NaOH solution, which can be worked up again after use of the energy store, so that no further waste products than the two raw materials sodium and water and harmless oxygen are ent. The hydrogen escapes via a line ( 4 ) and passes through a control and safety unit ( 5 ), which prevents both the ingress of air into the system and the leakage of liquid when the hydrogen energy source is inclined, to the point at which Hydrogen is needed for combustion.

2. Verfahren nach dem obigen Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, daß flüssiges Natrium nach Erwärmung über den Schmelzpunkt (bei 97,8°C) ver­ wendet wird (siehe Bild 2). Das Natrium wird mittels Wärme verflüssigt (2a) und dann in definierter Menge über einen Regelung (2b) mit dem Wasser in Ver­ bindung gebracht. Zur Verflüssigung des Natriums wird von außen zugeführte Energie benötigt.2. The method according to the above claim, characterized in that liquid sodium is used after heating above the melting point (at 97.8 ° C) ver (see Figure 2). The sodium is liquefied by means of heat ( 2 a) and then in a defined amount connected to the water via a control ( 2 b). External energy is required to liquefy the sodium.

3. Verfahren nach dem obigen Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Menge des Natriums auch die Wassermenge definiert wird (siehe Bild 3), zum Beispiel durch eine Einspritzpumpe (3b). Das Natrium und das Wasser treffen dabei in einer Reaktionskammer (2c) aufeinander. Während der dabei entstehende Wasserstoff über die Leitung (4) abgeführt wird, läuft die entstan­ dene NaOH-Lösung in den dafür vorgesehenen Behälterteil (3c). Das zur Reak­ tion benötigte Wasser wird in einer separaten Kammer (3a) gespeichert.3. The method according to the above claim, characterized in that in addition to the amount of sodium, the amount of water is defined (see Figure 3), for example by an injection pump ( 3 b). The sodium and the water meet in a reaction chamber ( 2 c). While the resulting hydrogen is discharged via line ( 4 ), the resulting NaOH solution runs into the container part ( 3 c) provided for it. The water required for the reaction is stored in a separate chamber ( 3 a).

4. Verfahren nach obigem Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsmittel Wasser durch Energiezufuhr (3c) in Wasserdampf umgewandelt wird und mit flüssigem Natrium in Verbindung gebracht wird. Hierdurch kann unter Inkaufnahme eines erhöhten Erwärmungsaufwandes die Reaktion be­ schleunigt werden, wobei die Menge mindestens eines der Stoffe Natrium oder Wasser definiert und begrenzt wird (siehe Bild 4). 4. The method according to the above patent claim, characterized in that the reactant water is converted into water vapor by supplying energy ( 3 c) and is associated with liquid sodium. As a result, the reaction can be accelerated while accepting an increased heating effort, the amount of at least one of the substances sodium or water being defined and limited (see Figure 4).

5. Verfahren nach obigem Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsmittel Wasser durch Energiezufuhr (3c) in Wasserdampf umgewandelt wird und/oder als Wasserdampf als Abgas eines Wasserstoffverbrennungspro­ zesses über eine Regeleinheit (3d) mit dem flüssigem Natrium in Verbindung ge­ bracht wird (siehe Bild 5).5. The method according to the above patent claim, characterized in that the reactant water is converted into water vapor by supplying energy ( 3 c) and / or as water vapor as exhaust gas from a hydrogen combustion process via a control unit ( 3 d) is brought into contact with the liquid sodium (see picture 5).

6. Verfahren nach dem obigen Patentanspruch und Zugrundelegung einer der Ausführungen nach 1. bis 5., dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich für die Reaktionsmittel Wasser und Natrium eigene austauschbare Behälter verwendet werden.6. The method according to the above claim and on the basis of one of the Versions according to 1st to 5th, characterized in that additionally for the Reagent water and sodium used their own interchangeable containers will.

7. Verfahren nach dem obigen Patentanspruch und Zugrundelegung einer der Ausführungen nach 1. bis 6., dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung des Natriums und eventuell des Wassers teilweise oder ganz durch Teile der bei der Reaktion 2Na + 2H₂O zu 2NaOH + H₂ frei werdenden Energie erfolgt (286 kJ).7. The method according to the above claim and on the basis of one of the Versions according to 1 to 6, characterized in that the heating of the Sodium and possibly of the water partially or wholly through parts of the Reaction 2Na + 2H₂O to 2NaOH + H₂ released energy occurs (286 kJ).

8. Verfahren nach dem obigen Patentanspruch und Zugrundelegung einer der Ausführungen nach 1. bis 7., dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur Erwär­ mung des Natriums und des Wassers Energie aus der Wasserstoffverbrennung und/oder Energie aus dem als Abgas entstehenden Wasserdampf, der konden­ siert werden kann, herangezogen wird.8. The method according to the above patent claim and on the basis of one of the Versions according to 1. to 7., characterized in that in addition to heating Sodium and water energy from hydrogen combustion and / or energy from the water vapor produced as exhaust gas, which condenses can be used.

Allen genannten Systemen ist gemeinsam, daß die Außenhülle durch Konstruk­ tion und Temperatur der Außenhülle die Diffusion des Wasserstoffs in geeigne­ ten Grenzen hält. Zur Erhöhung der Sicherheit bietet sich eine Temperaturmes­ sung, evtl. auch an verschiedenen Stellen im Behälter, sowie eine oder mehrere Druckmessungen an, die zur Regelung der Reagentienzufuhr und für Sicherheits­ maßnahmen verwendet werden können.All the systems mentioned have in common that the outer shell by construct tion and temperature of the outer shell the diffusion of hydrogen in a suitable limits. A temperature measurement is available to increase safety solution, possibly also at different points in the container, as well as one or more Pressure measurements to regulate the supply of reagents and for safety measures can be used.

BezugszeichenlisteReference list

  • zu Bild 1:to picture 1:
  • 1 Behälter gefüllt mit Natrium oder einer natriumhaltigen Verbin­ dung, die mittels Druckkolben oder -membrane unter Druck gesetzt wird, und der eine Öffnung zum Druckausgleich und/ oder zur Kolbendurchführung aufweist. 1 container filled with sodium or a sodium-containing compound, which is pressurized by means of a pressure piston or membrane, and which has an opening for pressure equalization and / or for the passage of the piston.
  • 2a Verschluß oder Zerhacker, der die Natriumzugabe zum Was­ ser regelt. 2 a closure or chopper, which regulates the sodium addition to the water.
  • 3 Behälterteil zur Aufnahme von Wasser oder Natriumhydroxid, der im flüssigkeits- bzw. feststofffreien Bereich mit Wasser­ stoff gefüllt ist. 3 Container part for holding water or sodium hydroxide, which is filled with hydrogen in the liquid or solid-free area.
  • 4 Wasserstoffleitung von der Wasserstoffenergiequelle zur Verbraucherstelle. 4 Hydrogen line from the hydrogen energy source to the consumer point.
  • 5 Regel- und Sicherungseinheit. 5 control and fuse unit.
  • zu Bild 2:to picture 2:
  • 1 Behälter gefüllt mit Natrium oder einer natriumhaltigen Verbin­ dung, die mittels Druckkolben oder -membrane unter Druck gesetzt wird, und der eine Öffnung zum Druckausgleich und/ oder zur Kolbendurchführung aufweist. 1 container filled with sodium or a sodium-containing compound, which is pressurized by means of a pressure piston or membrane, and which has an opening for pressure equalization and / or for the passage of the piston.
  • 2a Aufheizvorrichtung zur Verflüssigung des Natriums. 2 a heating device for liquefying the sodium.
  • 2b Verschluß oder Regelvorrichtung, zur Dosierung der Natrium­ zugabe zum Wasser. 2 b closure or control device, for dosing the sodium addition to the water.
  • 3 Behälterteil zur Aufnahme von Wasser oder Natriumhydroxid, der im flüssigkeits- bzw. feststofffreien Bereich mit Wasser­ stoff gefüllt ist. 3 Container part for holding water or sodium hydroxide, which is filled with hydrogen in the liquid or solid-free area.
  • 4 Wasserstoffleitung von der Wasserstoffenergiequelle zur Verbraucherstelle. 4 Hydrogen line from the hydrogen energy source to the consumer point.
  • 5 Regel- und Sicherungseinheit. 5 control and fuse unit.
  • zu Bild 3:to picture 3:
  • 1 Behälter gefüllt mit Natrium oder einer natriumhaltigen Verbin­ dung, die mittels Druckkolben oder -membrane unter Druck gesetzt wird, und der eine Öffnung zum Druckausgleich und/ oder zur Kolbendurchführung aufweist. 1 container filled with sodium or a sodium-containing compound, which is pressurized by means of a pressure piston or membrane, and which has an opening for pressure equalization and / or for the passage of the piston.
  • 2a Aufheizvorrichtung zur Verflüssigung des Natriums. 2 a heating device for liquefying the sodium.
  • 2b Verschluß oder Regelvorrichtung, zur Dosierung der Natrium­ zugabe zum Wasser. 2 b closure or control device, for dosing the sodium addition to the water.
  • 2c Reaktionskammer, in der Wasser und Natrium kontrolliert zu­ sammengefügt werden. 2 c reaction chamber in which water and sodium are brought together in a controlled manner.
  • 3 Behälterteil zur getrennten Aufnahme von Wasser und Natriumhydroxid, der im flüssigkeits- bzw. feststofffreien Bereich mit Wasserstoff gefüllt ist. 3 Container part for the separate absorption of water and sodium hydroxide, which is filled with hydrogen in the liquid or solid-free area.
  • 3a Bereich mit Wasserfüllung. 3 a area filled with water.
  • 3b Fördereinrichtung zur dosierten Wasserzugabe. 3 b Conveying device for the metered addition of water.
  • 3c Bereich für Natriumhydroxidfüllung. 3 c area for sodium hydroxide filling.
  • 4 Wasserstoffleitung von der Wasserstoffenergiequelle zur Verbraucherstelle. 4 Hydrogen line from the hydrogen energy source to the consumer point.
  • 5 Regel- und Sicherungseinheit. 5 control and fuse unit.
  • zu Bild 4:to picture 4:
  • 1 Behälter gefüllt mit Natrium oder einer natriumhaltigen Verbin­ dung, die mittels Druckkolben oder -membrane unter Druck gesetzt wird, und der eine Öffnung zum Druckausgleich und/ oder zur Kolbendurchführung aufweist. 1 container filled with sodium or a sodium-containing compound, which is pressurized by means of a pressure piston or membrane, and which has an opening for pressure equalization and / or for the passage of the piston.
  • 2a Aufheizvorrichtung zur Verflüssigung des Natriums. 2 a heating device for liquefying the sodium.
  • 2b Verschluß oder Regelvorrichtung, zur Dosierung der Natrium­ zugabe zum Wasser. 2 b closure or control device, for dosing the sodium addition to the water.
  • 2c Reaktionskammer, in der Wasser und Natrium kontrolliert zu­ sammengefügt werden. 2 c reaction chamber in which water and sodium are brought together in a controlled manner.
  • 3 Behälterteil zur getrennten Aufnahme von Wasser und Natriumhydroxid, der im flüssigkeits- bzw. feststofffreien Bereich mit Wasserstoff gefüllt ist. 3 Container part for the separate absorption of water and sodium hydroxide, which is filled with hydrogen in the liquid or solid-free area.
  • 3a Bereich mit Wasserfüllung. 3 a area filled with water.
  • 3b Fördereinrichtung zur dosierten Wasserzugabe. 3 b Conveying device for the metered addition of water.
  • 3c Heizvorrichtung zur Herstellung von Wasserdampf. 3 c heating device for the production of water vapor.
  • 4 Wasserstoffleitung von der Wasserstoffenergiequelle zur Verbraucherstelle. 4 Hydrogen line from the hydrogen energy source to the consumer point.
  • 5 Regel- und Sicherungseinheit. 5 control and fuse unit.
  • zu Bild 5:to picture 5:
  • 1 Behälter gefüllt mit Natrium oder einer natriumhaltigen Verbin­ dung, die mittels Druckkolben oder -membrane unter Druck gesetzt wird, und der eine Öffnung zum Druckausgleich und/ oder zur Kolbendurchführung aufweist. 1 container filled with sodium or a sodium-containing compound, which is pressurized by means of a pressure piston or membrane, and which has an opening for pressure equalization and / or for the passage of the piston.
  • 2a Aufheizvorrichtung zur Verflüssigung des Natriums. 2 a heating device for liquefying the sodium.
  • 2b Verschluß oder Regelvorrichtung, zur Dosierung der Natrium­ zugabe zum Wasser. 2 b closure or control device, for dosing the sodium addition to the water.
  • 2c Reaktionskammer, in der Wasser und Natrium kontrolliert zu­ sammengefügt werden. 2 c reaction chamber in which water and sodium are brought together in a controlled manner.
  • 3 Behälterteil zur getrennten Aufnahme von Wasser und Natriumhydroxid, der im flüssigkeits- bzw. feststofffreien Bereich mit Wasserstoff gefüllt ist. 3 Container part for the separate absorption of water and sodium hydroxide, which is filled with hydrogen in the liquid or solid-free area.
  • 3a Bereich mit Wasserfüllung. 3 a area filled with water.
  • 3b Fördereinrichtung zur dosierten Wasserzugabe. 3 b Conveying device for the metered addition of water.
  • 3c Heizvorrichtung zur Herstellung von Wasserdampf. 3 c heating device for the production of water vapor.
  • 3d Zuführung des Abgases des Verbrennungsmotors (Wasser­ dampf) zur Reaktionskammer, einschließlich einer Regel- und Absperrvorrichtung. 3 d supply of the exhaust gas of the internal combustion engine (water vapor) to the reaction chamber, including a control and shut-off device.
  • 4 Wasserstoffleitung von der Wasserstoffenergiequelle zur Verbraucherstelle. 4 Hydrogen line from the hydrogen energy source to the consumer point.
  • 5 Regel- und Sicherungseinheit 5 control and fuse unit

Claims (1)

Energiequelle, bei der Natrium oder eine Verbindung, die Natrium beinhaltet, in fester oder flüssiger Form kontrolliert mit Wasser oder Wasserdampf in Kontakt gebracht wird, damit eine exakt definierte, kontrollierbare Menge Wasserstoff erzeugt wird, die zur Energieversorgung verwendet werden kann.Energy source where sodium or a compound containing sodium is in solid or liquid form controlled in contact with water or water vapor is brought so that a precisely defined, controllable amount of hydrogen is generated, which can be used for energy supply.
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