DE2232883A1

DE2232883A1 - Verfahren zur gewinnung von energie

Info

Publication number: DE2232883A1
Application number: DE2232883A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dieter Machowetz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-08-02
Filing date: 1972-07-05
Publication date: 1973-03-29
Also published as: CH537515A; AT304955B

Description

Verfahren zur Gewinnung von Energie Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Energie bei der Druckelektrolyse von Wasser ist eine bekannte Tatsache, daß die Druckelektrolyse vor allem zur Gewinnung von Sauerstoff interessant ist,der technisch weiter verwertet wird.Der als Nebenprodukt anfallende Wasserstoff,fUr dessen Gewinnung Je ebenfalls ein Teil der Energie aufgewendet wird, soll, um die Wirtschaftlichkeit der Druckelektrolyse zu steigern, ebenfalls einer Verwendung zugeführt werden.
Es ist nun etwa aus der deutschen Patentschrift Nr.
491 070 bekannt,Vasserstoff und Sauerstoff getrennt unter Druck zu gewinnen und dann den Wasserstoff ftir eich allein zu verflüssigen, also physlkalisch zu verändern und die im flüssigen Wasserstoff gespeicherte Energie in mechanische Energie rfickzuverwandeln. Durch Verwendung von flüssigem Wasserstoff an der Verbrauchsstelle in einer Wärmekraftmaschine soll es hiebei möglich werden, die untere Temperatur des thermischen Kreisprozesses dem absoluten Nullpunkt zu nähern. Die Maschinenanlage wird entsprechend ftir die Einheit der Leistung klein und billig.
Am Orte des 'Serbrauchs dient also der flüssige Wasserstoff vorteilhaft zirnächst als Kühlmittel für den Kondensator einer Wärmekraftmaschine, die mit irgendeinem Gas, welches eine niedrige Verflüss'igungstemperatur besitzt, also beispielsweise Stickstoff, Luft, Helium, betrieben wird. Hiedurch wird der thermische Wirkungsgrad entsprechend gesteigert, und zugleich wird der Wasserstoff vorgewärmt.
Der Wirkungsgrad kann dadurch weitergesteigert werden, daß der flüssige Wasserstoff, welcher sich Im Kondensator der Wärmekraftmaschine-durch Verflilssigung des Betriebsmittels dieser Maschine vorgewrt hat, weiter durch die Temperatur seiner Umgebung vorgewärmt wird, also z.B. durch die Sonnenwärme, die Erdwrme oder eine andere Wärmemenge, beispielsweise eine solche, die bisher durch ihr geringes Temperaturgefälle nicht ausnutzbar war. Durch diese nun verwertbare Wärme können Verlustedes Kreislaufes gedeckt werden. Der Kaloriengehalt des Wasserstoffes selbst kann schließlich in einer Wäriekraftmaschine beliebiger Art durch Verbrennung ausgenutzt werden. Eine aufgrund einer chemischen Reaktion anfallende Energie wird bei dem bekannten Verfahren nicht ausgewertet. Zur Verwertung des Wasserstoffes sind hiebei bei dem bekannten Verfahren aufwendige Apparaturen erforderlich. Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, auf möglichst einfache Weise die Wirtschaftlichkeit der Druckelektrolyse zu erhöhen, deren Wirkungsgrad Ja bekanntlich umso besser ist, Je höher der Druck ist, unter dem die Elektrolyse vor sich geht. Das vorerwähnte Ziel wird erreicht, wenn gemäß der Erfindung, der bei der Druckelektrolyse unter hohem Druck anfallende Wasserstoff zur Forderung von Wasser nach dem Prinzip der Mammutpumpe an einen ')rt höherer geographischer Lage benutzt und an einem Ort höherer geographischer Lage, bevorzugt in einer Brennstoffzelle, einem Dampfgenerator, beispielsweise filr den Antrieb einer Dampfturbine, einer Brennkammer od.dgl. zur Gewinnung von Energie mit Sauerstoff zur Reaktion gebracht wird, wobei gegebenenfalls die potentielle Energie des hochgeförderten Wassers zur Gewinnung weiterer Energie in einem in sich geschlossenen Kreislaufsystem verwendet wird. Bei dem erfindungsgemäsen Verfahren gelingt es, durch Anwendung des Prinzips der Mammutpumpe, den anfal#enden Wasserstoff zur Förderung von Wasser einzusetzen Erwähnt sei hier, daß der als gering in der Literatur angegebene Wirkungsgrad der Mammutpumpe hier nicht ins Gewicht fällt. Dieser Wirkungsgrad ist nämlich nur deshalb so gering, weil es zur Erzeugung des Betriebsmittels (meist Luft) für die Mammutpumpe eigener Kompressoren bedarf, zu deren Betrieb Leistung aufzuwenden ist. Bei dem erfindungagemäfien Verfahren hingegen fällt das Betriebsmittel für die Mammutpumpe sozusagen als Nebenprodukt bei der Druckelektrolyse an, das so wie es anfällt sofort weiter verwendet werden kann. Da der Aufbau einer Mammutpumpe äußerst einfach ist und die Mammutpumpe keine bewegten Teile besitzt ist nach dem erfindungsgemlßen Verfahren eine störungsfreie Durchführung gesichert, zumindest soweit es die Ausnutzung der im Wasserstoff gespeicherten Energie zum Betrieb der Mammut-Pumpe betrifft. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet sich besonders an, wenn die Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff nach Gewinnung der Elemente durch Druckelektrolyses , also unter hohem Druck, bei nur geringem Druck erfolgen soll. Dies ist etwa der Fall, wenn eine Brennstofizelle betrieben werden soll, wozu der Sauerstoff auch als Luftsauerstoff Verwendung finden kann, wie dies etwa in der ~UMSCHAU" aus dem Jahre 1961 in Heft 4 auf Seite 103 vorgeschlagen wird.
In Weiterbildung der Erfindung ist es Jedoch auch mdglich, daß der bei der Druckelektrolyse anfallende Sauerstoff ebenfalls zur Förderung von Wasser nach dem Prinzip der Mammuteo pumpe an einen Ort hdh-erer graphischer Lage benutzt und dort mit dem hochgeförderten Wasserstoff aus der Druckelektrolyse zur Reaktion gebracht wird.
Bei einer Anlage zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfshrens. kann an dem Ort höherer geographischer Lage ein Brennstoffzellenaggregat angeordnet sein. Es kann Jedoch entweder zusätzlich zum Brennstoffzellenaggregat oder auch statt des Brennstoffzel#enaggregates ein Dampfgenerator torgesehn werden, in dem die Komponenten des Arbeitsnediums bvorzuzt unter Wasser zusammenfilhrbar sind, wobei der Dampfgene rator bevorzugt zur Speisung einer Dampfturbine vorgesehen ist. Es ist Jedoch auch möglich, die Reaktion der Konponenten des Arbeitsmediums in einer Brennkammer vorzunehmen und deren Abgase dann zum Betrieb einer Gasturbine zu verwenden oder mit dem beim Zusammenführen der Komponenten entstehenden Knallgas einen Motor zu betreiben.
Zum Transport der Komponenten von dem Ort niederer geographischer Ortshöhe zum Ort erhöhter geographischer Ortshöhe werden Rohre verwendet.
Anhand der Zeichnung wird nachstehend das erfindungsgernässe Verfahren anhand einer zur-Durchführunq des erfindungsgemäs sen Verfahrens qeeigneten beispielsweisen Anlage näher erläutert.
Zur Zuführung von elektrischer Energie F wird im Druckelektrolyseur a Wasserstoff und Sauerstoff mit hohem Druck erzeuqt. Der Sauerstoff wird abqefüllt oder verwendet. Der ebenfalls unter hohem Druck stehende Wasserstoff wird einer Mammutpumpe b zugeleitet und fördert durch Vermischuno und Druck das Wasser über die Rohrleitunq c zum Behälter d. Dort entweicht der fast drucklos (1,5 atil) gewordene Wasserstoff und wird einer Brennstoffzelle e zugeleitet. Dieser Brennstoffzelle wird über eine Pumpe f Luftsauerstoff zugefiihrt, wodurch unter Bildung von Wasser elektrische Energie E1 erzeugt wird, während der Stickstoff abgesaugt werden kann.
Das in den Beh;ilter d hochcer)umpte Wasser nit höherer potentieller Energie fliesst über die Drucklejtunq g einer Kraftmaschine 1 zu, wobei ebenfalls Energie E2 qewonnen wird. Das abgearbeitete Wasser fliesst wieder im Kreislauf der Ma-nutpumpe b zu und bewirkt einen konstanten Wasserspiegel.
Ein Teil des durch die Expansion des Wasserstoffes abgekühlten Wassers fliesst er eine Leitung h dem Druckelektrolyseur a als Kühlwasser zu und wird dann ebenfalls über eine Leitung k im Kreislauf der Mammutpumpe b zugeführt.
Das in der Brennsteffzelle e entstandene chemisch reine Wasser fliesst unter Druck über die Leitung 1 dem Druckelektrolyseur a zur Ergänzung des beet ser Elektrolyse verbrauchten Wassers, ebenfalls im Kreislauf, wieder zu.

Claims

PatentansprUche:

1. Verfahren zur Gewinnung von Energie bei der Druckelektrolyse von Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß der bei der Druckelektrolyse unter hohem Druck anfallende Wasserstoff zur Förderung von Wasser nach dem Prinzip der Nanutpuipe an einen Ort höherer geographischer Lage benutzt und an einem Ort höherer geographischer Lage, bevorzugt in einer Brennstoffzelle, einem Dampfgenerator, beispielsweise fUr den Antrieb einer Dampfturbine, einer Brennkammer od.dgl. zur Gewinnung von Energie mit Sauerstoff zur Reaktion gebracht wird, wobei gegebenenfalls die potentielle Energie des hochgeförderten Wassers zur Gewinnung weiterer Energie in einem in sich geschlossenen Kreislaufsystem verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bei der Druckelektrolyse anfallende Sauerstoff ebenfalls zur Förderung von Wasser nach dem Prinzip der Masuutpumpe an einen Ort höherer geographischer Lage benutzt und dort mit dem hochgeförerten Wasserstoff aus der Druckelektrolyse zur Reaktion gebracht wird.

L e e r s e i t e