DE2921451A1 - Verfahren zum vorwaermen von kraftfahrzeugen mit verbrennungsmotor - Google Patents
Verfahren zum vorwaermen von kraftfahrzeugen mit verbrennungsmotorInfo
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Description
Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim 12 370/4
23-5-1979 Stuttgart EpT Dr.Ara/pfa
"Verfahren zum Vorwärmen von Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor"
Ein bekannter Nachteil herkömmlicher nut flüssigen oder
verflüssigten Treibstoffen betriebener Kraftfahrzeuge besteht
darin, daß nach dem Start des kalten Motors eine gewisse Zeit verstreicht, bis der Motor seine Betriebstemperatur
erreicht hat und der Fahrgastraum ausreichend beheizt werden kann. Die Folge davon ist ein erheblich erhöhter
Treibstoffverbrauch und eine Komfortminderung für die Fahrgäste
während der Warmlaufphase.
Zur Beseitigung dieser Nachteile wurde bereits vorgeschlagen, das Kraftfahrzeug vor dem Starten aufzuwärmen. Im Allgemeinen
erfolgt eine Aufwärmung des Fahrgastraumes durch eine gesonderte Heizanlage unter Verbrennung von Treibstoff mittels
eines Brenners (Standheizung). Es sind aber auch Vorschläge bekannt, den Motor oder den Fahrgastraum durch elektrischen
Strom mittels einer Heizschlange bzw. mittels eines Gebläses zu erwärmen. Nachteilig bei diesen Vorwärmeverfahren
ist der Verbrauch von teurem Treibstoff -bzw. eleictri-
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scher Energie und bei Verwendung letzterer zusätzlich die Notwendigkeit, das Fahrzeug während der Vorwärmzeit an ein
Stromnetz anschließen zu müssen, da die erforderliche Strommenge
zu groß ist, um der Fahrzeugbatterie entnommen werden zu können.
Weiterhin ist aus DE-OS 27 15 990 ein Verfahren zur Standheizung
von wenigstens teilweise mit Wasserstoff betriebenen Kraftfahrzeugen mit Hydridspeicher bekannt, bei dem
zum Heizen die durch Umfüllen von Wasserstoff aus dem Niedertemperaturhydrid-Speicher (NT-Speicher) in den Hochtemperaturhydrid-Speicher (HT-Speicher) erzeugte Wärme
verwendet wird. Dieses Verfahren ist jedoch einmal nur
auf Fahrzeuge mit Wasserstoffantrieb beschränkt und zum
anderen zum Vorwärmen von Kraftfahrzeugen nicht geeignet,
da dem HT-Speicher zunächst durch Betrieb des Fahrzeugs
Wasserstoff entnommen werden muß, bevor eine Heizwirkung
durch Umspeichern erzielt werden kann. Nach längerer Fahrstrecke, wenn die Wasserstofftanks ziemlich leer sind, ist eine Heizung ebenfalls nicht mehr möglich, da der in den
NT-Speichern vorhandene Wasserstoff zum Starten des Motors benötigt wird und der Motor so lange aus dem NT-Speicher
betrieben werden muß, bis der HT-Speicher durch die Motorabwärme auf Betriebstemperatur gebracht worden ist. Schließlich ist bei kaltem Motor bzw. kaltem HT-Hydridspeicher
eine Heizung nicht möglich, da bei kaltem HT-Hydridspeicher dessen Wasserstoffaufnahme so träge ist, daß eine Heizwirkung nicht erreicht wird. Zur Standheizung muß der HT-Speicher daher stets durch einen vorhergehenen Fahrbetrieb auf Reaktionstemperatur gebracht worden sein.
zum Heizen die durch Umfüllen von Wasserstoff aus dem Niedertemperaturhydrid-Speicher (NT-Speicher) in den Hochtemperaturhydrid-Speicher (HT-Speicher) erzeugte Wärme
verwendet wird. Dieses Verfahren ist jedoch einmal nur
auf Fahrzeuge mit Wasserstoffantrieb beschränkt und zum
anderen zum Vorwärmen von Kraftfahrzeugen nicht geeignet,
da dem HT-Speicher zunächst durch Betrieb des Fahrzeugs
Wasserstoff entnommen werden muß, bevor eine Heizwirkung
durch Umspeichern erzielt werden kann. Nach längerer Fahrstrecke, wenn die Wasserstofftanks ziemlich leer sind, ist eine Heizung ebenfalls nicht mehr möglich, da der in den
NT-Speichern vorhandene Wasserstoff zum Starten des Motors benötigt wird und der Motor so lange aus dem NT-Speicher
betrieben werden muß, bis der HT-Speicher durch die Motorabwärme auf Betriebstemperatur gebracht worden ist. Schließlich ist bei kaltem Motor bzw. kaltem HT-Hydridspeicher
eine Heizung nicht möglich, da bei kaltem HT-Hydridspeicher dessen Wasserstoffaufnahme so träge ist, daß eine Heizwirkung nicht erreicht wird. Zur Standheizung muß der HT-Speicher daher stets durch einen vorhergehenen Fahrbetrieb auf Reaktionstemperatur gebracht worden sein.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren zum Vorwärmen von Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor
zu erfinden, bei dem keine Elektrizität bzw. kein Treibstoff verbraucht wird, das in allen Kraftfahrzeugen mit
Verbrennungsmotor zur Anwendung kommen kann und das jederzeit durchgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch das in den Patentansprüchen beschriebene Verfahren gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, das für alle Fahrzeuge
mit Verbrennungsmotor geeignet ist, wird Wasserstoff aus einem Niedertemperatur-Hydrid-Speicher (NT-Speicher) in
einen Hochtemperaturhydrid-Speicher (HT-Speicher) umgespeichert. Die bei der Bindung des V'asserstoffs im HT-Speicher
freiwerdende Bindungswärme, die beträchtlich ist, wird zu Heizzwecken ausgenutzt. Die zur Freisetzung des
Wasserstoffs aus dem NT-Speicher erforderliche Wärmemenge
wird aus dessen Wärmekapazität bzw. aus der Umgebungsluft
entnommen, da aus NT-Speichern Vvasserstof f bereits bei sehr niedriger Temperatur freigesetzt werden kann. Sobald der
Motor des Kraftfahrzeuges in Betrieb genommen wird, dient
die in den Abgasen auf einem hohen Temperaturniveau enthaltene Abwärme dazu, den Wasserstoff wieder aus dem HT-Speicher
abzutreiben und ihn in den NT-Speicher zurückzudrücken. Es besteht also ein geschlossener Wasserstoffkreislauf, d.h.
es wird kein Wasserstoff verbraucht, sondern nur zwischen NT- und HT-Spedcher hin und her transportiert.
Da Hochtemperaturspeichermaterialien in kaltem Zustand,
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d.h. je nach Zusammensetzung unterhalb einer Temperatur von ca. 80 - 200°C eine derartig geringe Aufnahmegeschwindigkeit
für Wasserstoff besitzen, daß praktisch kein Heizeffekt erreicht werden kann, ist es erforderlich, diese Materialien
auf die für eine zügige Wasserstoffaufnahme erforderliche Reaktionstemperatur zu bringen. Das wird dadurch erreicht,
daß der HT-Speicher eine solche Menge an Niedertemperaturspeichermaterialien
enthält, daß die in dem Niedertemperaturspeichermaterial
bei der Wasserstoffaufnahme entstehende Wärmemenge ausreicht, um das Hochtemperaturspexchermaterial
auf die Reaktionstemperatur zu bringen.
Selbstverständlich ist es nicht möglich, im HT-Speicher dieselben Niedertemperaturspeichermaterialien wie im NT-Speicher
zu verwenden,da das thermodynamisch nicht möglich
ist. Es werden daher im NT-Speicher Speichermaterialien eingesetzt, über denen der Wasserstoffdruck bei Zimmertemperatur
mindestens 5, vorzugsweise 10 bis 20 bar höher liegt als der Wasserstoffdruck über den NT-Speichermaterialien
des HT-Speichers bei der gleichen Temperatur. Die Druckdifferenz von 5 bar sollte nicht unterschritten werden, da
die Druckdifferenz wesentlich ist für ein schnelles Umfüllen
des Wasserstoffs und damit für die gewünschte schnelle
Wärmeentwicklung. Bei geringerer Druckdifferenz ist auch
die Geschwindigkeit der Wärmeentwicklung entsprechend geringer. Die Druckdifferenz sollte allerdings auch nicht
zu hoch gewählt werden, da mit zunehmendem Wasserstoffdruck
die Anforderungen an das Behälter- und Leitungsmaterial immer höher werden und das Verfahren durch die s teigenden
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Kosten und das steigende Gewicht für die Anlage zunehmend
iinwirtschaftIieher wird. Besonders geeignet ist eine Druckdifferenz
von 10 bis 20 bar; aus den obengenannten Gründen sollte eine Druckdifferenz von ^O bar nicht überschritten
werden. Geeignete Spei chermaterialien für den NT-Speicher sind beispielsweise TiCrMn, (Mischmetall) Ni j Ti nZr Cr0
Ti Zrn .-CrMn, deren Wasserstoffgledchgewichtsdruck bei
Zimmertemperatur etwa 10 bis 50 bar beträgt. Besonders geeignet
ist TiCrMn bzw. modifizierte TiCrMn-Legierungen, die bei besitzen.
die bei -20 C einen Gleichgewichtsdruck von mehr als 5 bar
Der im NT-Speicher freigesetzte Wasserstoff wird im HT-Speicher unter Wärmeentwicklung gebunden. Hochtemperatur-Speichermaterialien
haben zwar den Vorteil, daß bei der Bindung von Wasserstoff in ihnen eine im Vergleich zu Niedertemperaturspeichermaterialien
bis zu doppelt so große Wärmemenge frei wird, sie sind jedoch bei Raumtemperatur und
darunter so reaktionsträge, daß praktisch keine Wasserstoffauf nähme stattfindet. Hochtemperaturspeichermateriald.en sind
allgemein bekannt und z.B. ausführlich in Intern. Journal of Hydrogen Energy ab 197'I1 in Proceedings of the International
Symposium on Hydrides for Energy Storage by J.J. Reilly, GeIo (Norway) August 1977 und in Proceedings
of the 2 nd World Hydrogen Energy Conference, Zürich (Switzerland) August 197^1 Editors: Veziroglu and Seifritz,
beschrieben. Besonders häufig zur Anwendung kommen Mg0Ni, Mg(Ni), Ti0Co, TiCo, TiNi, CaNir. Die Arbeitstemperatür
dieser Materialien liegt zwischen 150 und 35° C, wobei
unter Arbeitstemperatur die Temperatur verstanden wird, bei der der Wasserstoffdruck über dem Hochtemperaturspeicher-
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material zwischen 1 und 10 bar liegt, wodurch eine zügige Wasserstoffaufnähme gewährleistet wird. Die Arbeitstemperatur
ist gleichzeitig die Temperatur, die ein unbeladener Speicher annimmt, wenn ihm Wasserstoff unter dem entsprechenden
Druck zugeführt wird.
Erfindungsgemäß wird der HT-Speicher bzw. das Hochtemperaturspeichermaterial
dadurch auf Arbeitstemperatur gebracht, daß
dem Hochtemperaturspeichermaterial Ni edertemperaturspeichermaterial
beigemischt wird. Das in dem HT-Speicher enthaltene Niedertemperaturspeichermaterial nimmt auch in kaltem Zustand
Wasserstoff auf, erwärmt sich dabei und bringt dadurch das Ilochtemperatursneichermaterial auf die Arbeitstemperatur. Mitunter kann es auch zweckmäßig sein, dem
HT-Speichermaterial mehrere Niedertemperaturspeichermaterialien,
die gestaffelte Arbeitstemperaturen besitzen,zuzusetzen. So
kann z.B. das erste Niederteniperaturspeichermat erial den
HT-Speicher von -20 bis 90°C erwärmen, bei 90 C springt
dann die Reaktion in dem zweiten Niedertemperaturspeichermaterial
an und dieses zweite Material erwärmt dann den HT-Sneicher von 90° auf 200°C, der Temperatur, bei der
das HT-Speichermaterial· wirksam wird. Obwohl in diesem Falle bereits das zweite Niedertemperaturspeichermaterial
wie ein Hochtemperaturspoichermaterial wirkt, wird dennoch auf das "echte" Hochtemperaturspeichermaterial nicht verzichtet,
da bei der Bindung von Wasserstoff in Hochtemperaturspeichermaterialten
eine ganz erheblich größere Wärmemenge frei wird als in Nieriertemperaturspeichermaterialien
und daher bei begrenztem Bauvolumen oder -gewicht bzw. mit einer vorgegebenen Menge Wasserstoff eine wesentlich bessere
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Heizung erzielbar ist. Die zum Zumischen zum HT-Speicher
geeigneten Niedertemperaturspeichermaterialien müssen so beschaffen sein, daß der Wasserstoffdruck über ihnen bei
Zimmertemperatur mindestens 5 bar niedriger liegt als der Wasserstoffdruck über dem NT-Speicher. Diese Druckdifferenz
ist erforderlich, damit ein ausreichend rascher Wasserstoff
transport aus dem NT-Speicher in den HT-Speicher und damit eine rasche Wärmeentwicklung in dem HT-Speicher stattfinden
kann.
Niedertemperaturspeichermaterialien sind mit ihren Eigenschaften
wohlbekannt und z.B. ausführlich in den bereits oben angegebenen Literaturstellen beschrieben. Geeignete
Materialien sind beispielsweise TiFe, LaNi , Ca (Mischmetall) Ni , die eine Arbeitstemperatur von ~*>
0 bis 80 C besitzen und TiNi, TiCo, Ti-Co mit einer Arbeitstemperatur
von 8o bis 200 C. Die Menge der dem Hochtemperaturspeichermat
er i al zuzusetzenden Niedertemperatürspeichermaterialien
hängt von der in den Nieriertemperaturspeichermaterialien
bei der Aufnahme von Wasserstoff frei werdenden Wärmemenge (BiIdungsenthalpie für das Hydrid) ab. Die Bildungsenthalpie
ist im allgemeinen in der Literatur beschrieben, kann aber auch leicht experimentell ermittelt werden. Bei Kenntnis der
Bildungsenthalpie erfolgt die Berechnung der nötigen Menge ohne Schwierigkeiten. Bevorzugt wird ein HT-Speicher, der
'iO bis 57 Gew.-"/» TiCo enthält.
HT-Speicher und NT-Speicher sind durch eine Leitung für
den Wasserstoff, die mit einem Ventil absperrbar ist, miteinander verbunden. Zum Heizen läßt man Wasserstoff aus dem
gefüllten NT-Speicher in den leeren HT-Speicher strömen.
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Die in dem HT-Speicher dabei entstehende Wärme wird mittels eines Wärmeaustauschers aus dem HT-Speicher abgeführt und
zur Erwärmung des Kühlwassers oder des Fahrpastraumes benutzt.
Während des Motorbetriebes wird der HT-Speicher durch die Auspuffgase erhitzt. Der Wasserstoff wird aus dem
HT-Speicher wieder abgespalten und in den NT-Speicher zurückgedrückt· Da der HT-Speicher durch die mit einer Temperatur
von bis zu 600 C aus dem Motor kommenden Auspuffgase erhitzt wird, bereitet es keine Schwierigkeiten, den HT-Speicher
auf Temperaturen zu bringen, bei denen der Wasserstoffdruck über dem HT-Speicher größer ist als über dem
NT-Speicher, um den Rücktransport von Wasserstoff in den NT-Speicher zu bewirken. Die bei der Rückspeicherung des
Wasserstoffs im NT-Speicher freiwerdende Wärme kann an die Umgebungsluft abgegeben werden, ebenso wie die zum
Freisetzen von Wasserstoff aus dem NT-Speicher erforderliche Wärmemenge der Umgebungsluft entnommen werden kann.
Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verbundenen Vorteile liegen vor allem darin, daß in kurzer Zeit eine große
Wärmemenge auf einem hohen Temperaturniveau bei verhältnismäßig geringem Anlagengewicht zur Verfugung gestellt werden
kann und daß diese Wärmemenge nicht durch Verbrennen von Kraftstoff oder unter Verwendung von elektrischer Energie
erzeugt werden muß, sondern durch Ausnutzung der Wärme der üblicherweise nutzlos in die Atmosphäre gelangenden heißen
Auspuffgabe gewonnen wird.
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Bej spiel 1:
Ef wird von folgenden Bedingungen für das Vorheizen ausge
gangen:
- Außentemperatur -20 C
- Heizleistung
- Heizdauer 10min = 60O Sekunden
Die gesamte zu übertragende Energie beträgt 300OkJ. Die Bindungsenergie von Mg(Ni) beträgt -75 bis -79kJ/mol H0.
Insgesamt müssen also 'lOmol H entsprechend 80g Wasserstoff
in das Metall eingelagert werden. Die H -Speicherkapazität von Mg (mit 5 Atomprozent Ni) beträgt 7 - Ί,^ Gew.-% H ,
so daß zur Speicherung von 80g IIp eine Metallmasse von
1150g Mg(ni) notwendig ist. Die Speicherkapazität der Legierung TiCrMn beträgt 1,9 Gevr.-So II , die Aktivmasse
TiCrMn insgesamt ;l2l1g.
Bei -20°C hat TiCrMnH (0,1 < χ
<3) einen H -Dissozia-
ο tionsdruck von 13 bar. um 1150g Mg(Ni) von -20 C auf die
Betriebstemperatur von .270 C aufzuheizen, ist eine Energie
Diese Energie wird durch II -Beladung von Ti(Fe, Mn) und
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TiCo erzeugt. Zusätzlich muß die Energie zum Aufheizen von Ti(Fe, Mn) und TiCo aufgebracht werden.
Durch Hydrierung von Ti(Fe, Mn) wird der Hochtemperaturspeicher von -20 C auf etwa 8o C, der Heakt ionpt etnperatur von
TiCo, aufgeheizt. Danach wird der Speicher von 80 C bis 2~0 C durch Hydrierung von TiCo auf die Betriebstemperatur
für Mg(Ni) weiter aufgeheizt.
0„o0^o=(C . m., /,.. ■>
+C m
-20^80 PMg(Ni) MS(^) PTi(Fe, Mn)
pT.
1 l
7O'' = (C
p.,ig(N1) · "««(Kl) +
Die Bildungsenthalpie von Ti(Fe, Mn) Hn (0,1
< χ < 2) be
t« ™" ji.
trägt -32kJ/mol H0 und die von TiCoH. (0,1
< χ < l) be trägt -52,3kJ/mol Hp - Um den Hochtemperaturspei eher von
- 13 -
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-20 C auf etwa 8θ C aufzuheizen ist eine Energie von
aufzuwenden.
Um diese Energie aufzubringen, müssen insgesamt 7 Mol HL·
oder l4g II in TiFe eingelagert werden. Die II -Speicherkapazität
von Ti(Fe, Mn) beträgt 1,9 Gew.-Ji H bezogen
auf das Aktivmaterial, so daß die minimale TiFe-Masse 73Og beträgt.
Um den Hochtemperaturspeicher von 8θ C auf 27Q C weiter
aufzuheizen, muß eine Energie von
= /422kJ
aufgewendet werden. Dafür müssen 8,1 Mol H0 oder l6,2g H0
in TiCo eingelagert werden. Die !!„-Speicherkapazität von
TiCo beträgt bei 8o°C 1,3 Gew.-?o H0, so daß minimal 12'lOg
TiCo vorhanden sein muß. Unter Ilinzufügung eines Sicherheitszuschlages
ergeben sich die Hydridanteile im Hochtemperaturspeicher (TiFe, TiCo und Mg(Ni)):
75Og TiFe, 135Og TiCo und 115Og Mg(Ni) Das Gesamtgewicht des Hochtemperaturspeichers inklusive Be-
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- 1Λ - Daim 12 37O1M
hältermaterial (30"ό der Aktivmasse) beträgt
325Og + 975g = ;i225g.
Um die vom Hochtemperaturspeicher gespeicherte II_-Menge in
den Tieftemperaturspeicher rückladen zu können, muß dort
insgesamt 58OOg TiCrMn enthalten sein. Inklusive Speicherbehälter
wiegt der Tieftemperaturspeicher (20% der Aktivmasse)
6960g.
Mit Rohrleitungen und Ventilen liegt das Gesamtgewicht nicht
über 15kg und stellt somit sowohl vom Gewicht als auch vom
Volumen her ein leistungsfähiges Aggregat dar.
Vorgang des Heizablaufs:
Bei einer Außentemperatur von -20 C ist der 58OOg TiCoMn
enthaltende Tieftemperaturhydridspeicher mit Wasserstoff
voll beladen und der Hg-Dissoziationsdruck über dem Hydrid beträgt ^ 13 bar. Der H-ochtemperaturspeicher ist entleert
und enthält eine Mischung aus 75Og Ti(Fe, Mn), 135Og TiCo und 1150g Mg(Ni). Der IIo-Dissoziationsdruck von
TiFeH (0 < χ < 2) bei -20°C ist kleiner als 1 bar, der
1 des TiCo-Hydrids und des Mg(Ni)-Hydrids kleiner als 10 bar
_o
bzw. 10 bar. Wird das Ventil zwischen den beiden Speichern geöffnet, so tritt Druckausgleich ein und Ti(Fe, Mn) wird unter Ivärmefrei Setzung mit Wasserstoff beladen, während TiCo und Mg(Ki) bedingt durch die geringe Reaktionskinetik nicht
bzw. 10 bar. Wird das Ventil zwischen den beiden Speichern geöffnet, so tritt Druckausgleich ein und Ti(Fe, Mn) wird unter Ivärmefrei Setzung mit Wasserstoff beladen, während TiCo und Mg(Ki) bedingt durch die geringe Reaktionskinetik nicht
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beladen werden kann. Das Ti(Fe, Mn)-Hydrid nimmt die Temperatur an, die einem Ho-Gleichgewichtsdruck von 13 bar entspricht
(70°C bis 80 C) und gibt auf diesem Temperaturniveau Wärme an das Hochtemperaturspeichermaterial (TiFe, TiCo und
Mg(Ni)) ab. Hat das Material eine Temperatur von 70 C angenommen,
wird die Reaktion cies Wasserstoffs mit TiCo ausschlaggebend
für das weitere Aufheizen des Materials. Das TiFe ist voll beladen, während die Reaktion des Wasserstoffs
mit Mg(Ni) erst bei Temperaturen größer 200 C mit hoher Reaktionsgeschwindigkeit einsetzt.
Nach Erreichen der Materialtemperatur von ^ 25O C kann die
Wärme, die durch die Reaktion von Mg(Ni) mit H freigesetzt
wird, zu Vorheizzwecken abgeführt werden. Während des gesamten Aufheizvorgangs muß durch entsprechenden Yi'ärmetausch
des Tieftemperaturhydrids TiCrMnH., r (0
< χ < 3) mit der Außenluft dafür gesorgt werden, daß die Speichertemperatur
nicht wesentlich unter -20 C absinkt, damit ein II -Freisetzungsdruck von 13 bar aufrechterhalten \v"ird.
Nach Erreichen von 250 C im Hochtemperaturspeicher kann vorgewärmte
Innenraumluft mit Temperaturen > -20 C über den Tieftemperaturspeicher
geleitet werden, so dnß dann der H -Freisetzungsdruck
über 13 bar gesteigert werden kann, so daß dann
noch höhere Austajuschraten zwischen Tieftemperaturspeicher und Hochtemperaturspeicher möglich werden.
Nach etwa 10 Minuten ist der II -Austausch abgeschlossen. Nun kann noch insgesamt eine Energie von etwa 50OkJ bis 600kJ
durch Abkühlen des Speichermaterials zum Vorheizen verwendet werden.
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Das Regenerieren der AnInge (Wiederbeladen des aus TiCrMn
bestehenden NT-Speichers) wird erreicht, wenn der Hochtemperaturspeieher
durch Aufnutzen der bei allen Verbrennungsvorgängen
auftretenden Abwärme auf Temp ei-a tür en von über
35O°C (Hp-Druclc größer 10 bar) aufgeheizt wird (Abgasenergie) ,
Danach ist das Vorheizagpregat wieder einsatzbereit.
Das Speichergewicht des !lochtemperaturspeichers kann deutlich
gesenkt werden, wenn nicht das gesamte Hochtemperatür-Speichermaterial
aufgeheizt wird, sondern nur ein Teil des Mg(Ni) (etwa 10%) auf Reaktionstemperatur ( 270 C) vorgeheizt
wird. Das restliche Hochtemperatur-Speichermaterial
wird dann durch Mg(Ni)-Hydridbildung auf die notwendige
Temperatur vorgeheizt.
Unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 ergibt sich dann folgende Energiebilanz:
Um 10?ί des 1150g Mg(Ni.) von -20°C auf 2?0°C aufzuheizen,
ist insgesamt eine Energie von 36 1 3ItJ notwendig
(c 1,1J/g - grd).
Mg(Ni).
Mg(Ni).
Wird diese Energie durch H -Beladung von Ti(Fe, Mn) und TiCo erzeugt, so müssen in TiFe 1,4g H^ (73g TiFe) und in TiCo
1,62g H ( 12'tg TiCo) eingelagert werden. Zum Aufheizen der
restlichen $0% Mg(Ni) ist noch ein Energiebetrag von
aufzubringen» Erfolgt das Aufheizen durch Mg(Ni)-Hydridbil-
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- 17 - Dndm 12 37O/?i
dung, so müssen 8, 7s H0 i-11 1 l6,2g Mg(Ni) eingelagert werden.
Insgesamt enthält der ^JocJltem.p.ejEiaitur spei eher
1267g (Mg(Ki), 125g TiCo und 75g TiFe.
Das Gesamtgewicht beträgt also inklusive Behälter t/iÖ7g.
TJm den im Hochtetnpernturspeicher enthaltenden Wasserstoff
wieder rückladen zu können, muß der Tdeftemperaturspeicher
f)Vl5g TiCrMn enthalten. Einschließlich Behälter wiegt dann
ein solcher Tieftempornturspeieher G^^kg. In diesem Fall
kann man für die GeKamtanlage mit einem Gesamtgewicht von
etwa 11kg rechnen.
Eine weitere Möglichkeit der Gewichtseinsparung besteht
darin, die Teilbeheizung des Speichernint eri als durch elektrischen
Strom aus der Bordbatterie zu vollziehen. Hierzu würden etwa 1 Amph elektrische Ladungsmenge verbraucht.
Ein Wert, der keine zu liohe Belastung für heute übliche Fahrzeugbatterie:!
darstellt.
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ORIGINAL INSPECTED
Claims (5)
1.1 Verfahren zum Vorwärmen von Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor
ohne Verbrauch von Heizmaterial unter Verwendung der beim Umfüllen von Wasserstoff aus einem Niedertemperaturhydrid-Speicher
(NT-Speicher) in einen Hochtemperaturhydrid-Speicher (HT-Speicher) freiwerdenden Wärme,
dadurch gekennzeichnet,
- daß der HTi-Speicher neben Hochtemperaturspeichermaterxal
eine solche Menge an Niedertemperaturspeichermaterial enthält, daß bei der Zufuhr des Wasserstoffs aus dem NT-Speicher
in den HT-Speicher die zunächst in dem Niedertemperaturspeichermaterial des HT-Speichers freiwerdende Wärmemenge
ausreicht, um das Hochtemperaturspeichermaterxal auf die für die Absorption von Wasserstoff erforderliche Reaktionstemperatur zu bringen,
- daß der NT-Speicher ein Speichermaterial enthält, über dem der Wasserstoff druck be"i Zimmertemperatur mindestens 5 bar
höher liegt als der Wasserstoffdruck über dem Niedertemperaturspeichermaterial
des HT-Speichers bei der gleichen Temperatur,
- daß die in dem HT-Speicher freiwerdende Wärmemenge zum Vorwärmen
des Kraftfahrzeugs benutzt wird und
- daß die während des Motorbetriebes freiwerdende Motorabwärme zur Desorption des Wasserstoffs aus dem HT-Speicher und
Rücktransport in den NT-Speicher benutzt wird.
030049/0309
- 2 - Daiml2 370/Ί
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der NT-Speicher TiCrMn und der IIT-Speicher ^O bis
57 Gew.-% Mg2Ni und/oder MgNi, 35 bis 13 Gew.-% TiFe und
;i2 bis 30 Gew.-% TiCo enthält.
3· Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Wasserstoffdruck bei Zimmertemperatur über dem
NT-Speicher 10 bis 20 bar höher liegt als der Wasserstoffdruck
über dem HT-Speicher bei der gleichen Temperatur.
0300A9/0309
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