EP2155378A2 - Verfahren zur wasserstoffgewinnung aus dissoziation, sowie dissoziationseinrichtung selbst - Google Patents

Verfahren zur wasserstoffgewinnung aus dissoziation, sowie dissoziationseinrichtung selbst

Info

Publication number
EP2155378A2
EP2155378A2 EP08784505A EP08784505A EP2155378A2 EP 2155378 A2 EP2155378 A2 EP 2155378A2 EP 08784505 A EP08784505 A EP 08784505A EP 08784505 A EP08784505 A EP 08784505A EP 2155378 A2 EP2155378 A2 EP 2155378A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hydrogen
water
energy
gas
reaction space
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08784505A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hermann Helmbold
Franz Wimmer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Conpower Energieanlagen GmbH and Co KG
Original Assignee
Conpower Energieanlagen GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Conpower Energieanlagen GmbH and Co KG filed Critical Conpower Energieanlagen GmbH and Co KG
Publication of EP2155378A2 publication Critical patent/EP2155378A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/02—Preparation of oxygen
    • C01B13/0203—Preparation of oxygen from inorganic compounds
    • C01B13/0207—Water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/04—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of inorganic compounds, e.g. ammonia
    • C01B3/042—Decomposition of water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/04—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of inorganic compounds, e.g. ammonia
    • C01B3/042—Decomposition of water
    • C01B3/045—Decomposition of water in gaseous phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0233—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being a steam reforming step
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines

Definitions

  • the invention relates to a method for the production of hydrogen from dissociation, as well as dissociation device itself, according to the preamble of claim 1 and 11.
  • the greenhouse effect is a central problem. This is largely determined by the use of fossil fuels and energy sources.
  • JP 2006 34 56 49 a method and a device is known in which, or in which hydrogen is produced exclusively from the classical electrolysis.
  • the power required for this purpose is obtained from wind energy in this known method.
  • the invention is therefore based on the object, a method for hydrogen production and a dissociation of the generic type to the effect that hydrogen in a structurally compact manner and thus can be generated or generated efficiently, so that it can be generated mobile and / or at the place of need.
  • Core of the inventive method is that in a reaction space water and / or water vapor and / or a gas-water mixture and / or a biogas-water mixture and then applied with electromagnetic energy in the microwave range, and that a separation of the ions takes place via an electric field, and hydrogen is withdrawn in the region of an electrode.
  • Electromagnetic energy acts on the bonds of the hydrogens in the molecules to relax them considerably. This creates free hydrogen from the loosened and ultimately tearing bonds.
  • Power generating device to be supplied. In this way, the hydrogen is generated as needed and not removed from a reservoir.
  • reaction space or the medium passed through the reaction space is additionally subjected to ultrasound.
  • the combination of ultrasonic energy and electromagnetic energy proves to be very effective in terms of
  • the method is currently only applicable in liquids. Nevertheless, gases can also be used if they are previously introduced into the liquid, ie into water. Regarding the liquid as well as those introduced into the liquid Gases in this case the efficiency is significantly higher than when an admission of the gas in the gas phase.
  • Injection Piezo generators used for effective coupling to the medium must be coupled to liquids.
  • Microwave generators of known type can therefore be used here in a simple manner.
  • the ultrasonic oscillation and / or the electromagnetic oscillation are generated as pulse packets with optionally modulated higher-frequency upper oscillations, and the medium is subjected to pulses in this way.
  • the pulsing produces, so to speak, a square wave in which the half period is given by the duration of the pulse.
  • On the square pulse is then modulated on the high-frequency, for example, 1.25 Mhz oscillation.
  • further higher-frequency components in the pulse packets can be modulated.
  • the selected frequency resonantly coupled to the hydrogen bonds to be dissolved.
  • harmonic and subharmonic frequencies can also be selected. By way of this the yield of recovered free hydrogen can be adjusted or influenced.
  • Hydrogen energy device such as piston engine or turbine or a fuel cell is applied.
  • Hydrogen energy device in operation always currently generates at least one control value for the production of hydrogen, so that power query and hydrogen demand form a loop.
  • the hydrogen is no longer taken from a reservoir or a rigid gas pipeline network, but the hydrogen is generated as needed.
  • the dissociation device has a reaction space through which water and / or water vapor and / or a gas-water mixture and / or a biogas-water mixture can be passed, and also a microwave generator at the reaction space is arranged, the reaction space, or the medium conducted therethrough with electromagnetic energy in Mikrowellenbreich is acted upon, and the hydrogen ions via at least one angeordente in the reaction chamber electrode is removable as a gas.
  • the conveyed medium can additionally be acted upon by ultrasound energy via an ultrasound generator.
  • the combination of ultrasound and microwave exposure is particularly effective for the production of hydrogen, which then serves as an energy source and can be used immediately if necessary.
  • this device is suitable for the production of hydrogen as a precursor for a
  • Piston engine an internal combustion engine in general, or a turbine.
  • mechanical and / or electrical and / or thermal energy is obtained from the hydrogen produced.
  • hydrogen is initially generated during operation of this method or in a corresponding device.
  • the long-chain molecules are split by the combinatory effect of cavitation effect and microwave energy from the gas introduced so that on the one hand shorter molecular chains are generated, which are of greater energetic further benefit, and also falls to hydrogen, which is used in the manner described , or can be.
  • the dissociation device according to the invention it results that the device is used as an integrated preliminary stage for a vehicle.
  • the technique according to the invention has a compact construction and can thus be readily integrated into a vehicle.
  • the dissociation device according to any one of claims 11 to 14, operated by a method according to any one of claims 1 to 10, can be used as a combined gas filter and hydrogen generator. It can fulfill both technical functions almost simultaneously. This extends the application possibilities.
  • the dissociation device is used or integrated in a combined heat and power plant (CHP). Due to the compact design, this is easily possible. In doing so, the device can also be integrated into the force / heat or energy / heat process with regard to heat surpluses.
  • CHP combined heat and power plant
  • Figure 1 Schematic representation of the components of a Dissoziations Published.
  • Figure 2 Use in a combined heat and power plant
  • Figure 1 shows a schematic structure of all important components in one embodiment.
  • the reaction space 1 is flowed from the left with a gas-water mixture.
  • the water is previously fed to a gas-water mixer, which can be optionally but not exclusively flowed with gas. It is generated from the supplied water or gas-water mixture in the reaction chamber by microwave energy of the microwave generator 3 hydrogen.
  • microwave energy of the microwave generator 3 hydrogen In this example, to enhance the hydrogen yield, sound energy is also supplied by the ultrasonic generator 2 as an option to the microwave energy.
  • the combination of cavitation effect and spin-coupling effects on the hydrogen or hydrogen bonds very effectively generates hydrogen.
  • gas can still be supplied, from which, inter alia, hydrogen can be split off.
  • These can be biogas or methane or other gases.
  • exhaust gases for example tarry exhaust gases with long-chain molecules can also be added.
  • This electrode may be a hollow electrode through which the captured hydrogen can be removed at the same time. At the same time there again takes place a separation of gas and water, in a gas-water separator. 5 The hydrogen 7 is withdrawn through the hollow electrode 6 and the remaining gas 8 at the end of the gas-water separator. 5
  • Hydrogen can generate mechanical energy with the help of the known oxyhydrogen gas reaction in a piston engine, which can either be used as kinetic energy, or is emitted.
  • the hydrogen can also be supplied to a fuel cell for direct power generation.
  • the water can be fed back as waste product of a detonating gas reaction or the previously separated again in the gas-water separator 5 water to the input of the gas-water mixer.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment in which a dissociation device according to FIG. 1 can be integrated in a plant of a combined heat and power plant CHP 20.
  • the combined heat and power plant like the energy device 9 in FIG. 1, is operated with hydrogen 7 and / or purified gas 8.
  • Hydrogen can be converted into an oxyhydrogen gas reaction and used mechanically and / or thermally. Or else it will be right in a fuel cell flows while the resulting waste heat is also used.
  • the reaction water is passed through a heat turbine, so that the heat generated there can also be used again to either nachverstromen this or feed the heat into a heat network 40.
  • the output of the CHP 20 thus provides both electrical and / or mechanical energy and heat energy.
  • the entire device is compact that it can also be integrated as a unit in a vehicle or a combined heat and power plant.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wasserstoffgewinnung aus Dissoziation, sowie Dissoziationseinrichtung selbst, gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1 und 11. Um hierbei zu erreichen, dass Wasserstoff auf eine baulich kompakte Weise und damit effizient erzeugbar bzw gewinnbar ist, so dass er mobil und/oder am Ort des Bedarfes erzeugbar ist, ist erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass in einem Reaktionsraum Wasser und/oder Wasserdampf und/oder ein Gas-Wasser-Gemisch und/oder ein Biogas-Wasser-Gemisch eingeleitet und sodann mit elektromagnetischer Energie im Mikrowellenbreich beaufschlagt wird, und dass eine Trennung der Ionen über ein elektrisches Feld erfolgt, und Wasserstoff im Bereich einer Elektrode abgezogen wird.

Description

Verfahren zur Wasserstoffgewinnung aus Dissoziation, sowie Dissoziationseinrichtung selbst.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wasserstoffgewinnung aus Dissoziation, sowie Dissoziationseinrichtung selbst, gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1 und 11.
Im Hinblick auf die aktuelle Klimaproblematik stellt der Treibhauseffekt ein zentrales Problem dar. Dieser wird wesentlich durch den Einsatz fossiler Brennstoffe und Energieträger bestimmt .
Hinzu kommen knapper werdende Ressourcen solcher Energieträger. In diesem Sinne sind Alternative längst auf dem Vormarsch. Neben den nachwachsenden Rohstoffen bspw aus Biomasse spielt Wasserstoff eine zunehmende Rolle. Die Dissoziation von Wasser zur Abspaltung des Wasserstoffes ist ein exothermer bzw energieaufzehrender Prozess. Dabei stellt der Betrieb einer konventionellen Dissoziation bspw über die Elektrolyse eine Möglichkeit dar, die hohe einzubringende Energie bedingt. Werden diese Elektrolyse-Verfahren über konventionell, also fossil erzeugten Strom betrieben, so ist deren Gesamtenergiebilanz so schlecht, dass es sich schon aus diesem Grund nicht fü den Großeinsatz so erzeugten Wasserstoffes lohnt. Auch ökologisch gesehen nicht. Aus diesem Grund werden solche Verfahren zunehmend über solare Energiezufuhr betrieben. Im Hinblick auf eine ökologische Energiebilanz ist dies schon deutlich besser.
Aus der JP 2006 34 56 49 ist eine Verfahren und eine Einrichtung bekannt, bei welchem, bzw bei welcher Wasserstoff ausschließlich aus der klassischen Elektrolyse hergestellt wird. Der dazu benötigte Strom wird in diesem bekannten Verfahren aus Windenergie gewonnen.
Alternativ dazu wäre auch denkbar, den benötigten Strom aus Solaranlagen zu beziehen.
Nachteilig ist nur, dass der Wasserstoff dann nur dort gewonnen werden kann, wo große Solar- oder Windenergiemengen zur Verfügung stehen. Das heisst der so erzeugte Wasserstoff muss über weite Strecken zur Verbrauchsstelle transportiert werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Wasserstoffgewinnung sowie eine Dissoziationseinrichtung der gattungsgemäßen Art dahingehend weiterzuentwickeln, dass Wasserstoff auf eine baulich kompakte Weise und damit effizient erzeugbar bzw gewinnbar ist, so dass er mobil und/oder am Ort des Bedarfes erzeugbar ist.
Die gestellte Aufgabe ist bei einem Verfahren der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Kern der verfahrensgemäßen Erfindung ist, dass in einem Reaktionsraum Wasser und/oder Wasserdampf und/oder ein Gas-Wasser-Gemisch und/oder eine Biogas-Wasser-Gemisch eingeleitet und sodann mit elektromagnetischer Energie im Mikrowellenbereich beaufschlagt wird, und dass eine Trennung der Ionen über ein elektrisches Feld erfolgt, und Wasserstoff im Bereich einer Elektrode abgezogen wird.
Mittels der elektromagnetischen Energie wird auf die Bindungen der Wasserstoffe in den Molekülen eingewirkt, dass diese ganz erheblich gelockert werden. Dabei entstehen freie Wasserstoffe aus den gelockerten und letztlich aufreißenden Bindungen.
Hierbei wird Wasserstoff in einer Art
Durchleitungsverfahren erzeugt. So kann kontinuierlich Wasserstoff erzeugt und als Energieträger einer
Energieerzeugungseinrichtung zugeführt werden. Auf diese Weise wird der Wasserstoff bedarfsweise erzeugt und nicht aus einem Reservoir entnommen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist daher vorgesehen, dass der Reaktionsraum bzw das durch den Reaktionsraum durchgeleitete Medium zusätzlich mit Ultraschall beaufschlagt wird. Die Kombination von Ultraschallenergie und elektromagnetischer Energie erweist sich als sehr effektiv in Bezug auf die
Wasserstoffgewinnung. Bei der in das flüssige Medium eingespeisten Ultraschallenergie wird der Effekt der Kavitation ausgenutzt.
Insbesondere in Bezug auf die zusätzlich eingeleitete Ultraschallenergie ist das Verfahren derzeit nur in Flüssigkeiten anwendbar. Dennoch können auch Gase verwendet werden, wenn diese in die Flüssigkeit d.h. in Wasser zuvor eingeleitet werden. In Bezug auf die Flüssigkeit sowie die in die Flüssigkeit eingeleiteten Gase ist hierbei der Wirkungsgrad deutlich höher, als bei einer Beaufschlagung des Gases in der Gasphase.
Ein weiterer Punkt ist hierbei die technische Umsetzung, nämlich dass die zur Ultraschallerzeugung und
-einspeisung verwendeten Piezogeneratoren zur effektiven Ankopplung an das Medium an Flüssigkeiten ankopppeln müssen.
Weiterhin vorteilhaft ist es dabei, eine elektromagnetische Energie zuzuführen, die im Frequenzbereich der Mikrowellenenergie, d.h. in einem Bereich um 1,25 GHz +/- 250 MHz liegt. Mikrowellengeneratoren bekannter Art können daher hier in einfacher Weise eingesetzt werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Ultraschallschwingung und/oder die elektromagnetische Schwingung als Pulspakete mit ggfs aufmodulierten höher frequenten OberSchwingungen generiert werden, und das Medium auf diese Weise mit Pulsen beaufschlagt wird. Das Pulsen erzeugt sozusagen eine Rechteckschwingung bei welcher die Halbe Periode durch die Dauer des Pulses gegeben wird. Auf dem Rechteckpuls sitzt dann aufmoduliert die hochfrequente bspw 1,25 Mhz-Schwingung. Dabei können auch weitere höherfrequente Anteile in den Pulspaketen aufmoduliert werden. Wesentlich ist hierbei nur, dass die gewählte Frequenz an die zu lösenden Wasserstoffbindungen resonant ankoppeln. Hierzu können auch harmonische und subharmonische Frequenzen gewählt werden. Hierüber ist die Ausbeute an gewonnenem freien Wasserstoff einstell - bzw beeinflussbar.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass das Verfahren zur Gewinnung von Wasserstoff innerhalb einer Vorstufe einer Wasserstoff- Verbrennungsmaschine oder einer
Wassserstoffenergieeinrichtung wie Kolbenmotor oder Turbine oder einer Brennstoffzelle angewendet wird.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass der Bedarf an Wasserstoff in der
Wasserstoffenergieeinrichtung im Betrieb immer aktuell mindestens einen Stellwert für die Wasserstofferzeugung generiert, derart dass Leistungsabfrage und Wasserstoffbedarf einen Regelkreis bilden. So wird der Wasserstoff nicht mehr einem Reservoir oder einem starren Gasleitungsnetz entnommen, sondern der Wasserstoff wird bedarfsweise erzeugt.
Zur weiteren Verbesserung des Effektes der Wasserstoffgewinnung aus der Abspaltung desselben aus chemischen Bindungen des Mediums ist angegeben, dass dem Wasser oder dem Wasser-Wasserdampf-Gemisch oder dem
Wasser-Gas-Gemisch oder dem Wasser-Biogas-Gemisch vor Erreichen des Reaktionsraumes flüssige Katalysatorstoffe wie Tenside beigemischt werden. Mittels dieser flüssigen Katalysatorstoffe findet eine Absenkung von Kohäsionskräften statt, die den
Wasserstoffgewinnungsprozess begünstigen .
Im Hinblick auf eine Einrichtung ist daher vorgesehen, dass die Dissoziationseinrichtung einen Reaktionsraum aufweist, durch welchen Wasser und/oder Wasserdampf und/oder ein Gas-Wasser-Gemisch und/oder ein Biogas- Wasser-Gemisch durchleitbar ist, und ferner am Reaktionsraum ein Mikrowellengenerator angeordnet ist, der den Reaktionsraum, bzw das dort durchgeleitete Medium mit elektromagnetischer Energie im Mikrowellenbreich beaufschlagt ist, und die Wasserstoffionen über mindestens eine im Reaktionsraum angeordente Elektrode als Gas abziehbar ist.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Dissoziationseinrichtung ist vorgeschlagen, dass das durchgeleitete Medium zusätzlich mit Ultraschallenergie über einen Ultraschallgenerator beaufschlagbar ist. Die Kombination von Ultraschall- und Mikrowellen-Beaufschlagung ist besonders effektiv für die Erzeugung von Wasserstoff, der sodann als Energieträger dient und ggfs sofort weiterverwertet werden kann.
So eignet sich diese Einrichtung zur Gewinnung von Wasserstoff auch als Vorstufe für einen
Kolbenkraftmaschine, eine Verbrennungsmaschine allgemein, oder eine Turbine. So wird aus dem erzeugten Wasserstoff mechanische und/oder elektrische und/oder thermische Energie gewonnen.
Zur direkten elektrischen Energieerzeugung ist die Nachschaltung einer Wasserstoff-Brennstoffzelle von Vorteil.
Insgesamt wird beim Betrieb dieses Verfahrens bzw bei einer entsprechenden Einrichtung zunächst Wasserstoff erzeugt. Dabei werden aus dem eingeleiteten Gas auch die langkettigen Moleküle durch die kombinatorische Wirkung von Kavitationseffekt und Mikrowellenenergie so gespalten, dass zum einen kürzere Molekülketten erzeugt werden, die von höherem energetischen weiteren Nutzen sind, und zudem fällt Wasserstoff an, der auf die beschriebene Weise genutzt wird, bzw werden kann. Im Hinblick auf einen vorteilhaften Einsatz der erfindungsgemäßen Dissoziationseinrichtung ergibt sich, dass die Einrichtung als integrierte Vorstufe für ein Fahrzeug eingesetzt wird. Die erfindungsgemäße Technik ist kompaktbauend und lässt sich damit ohne weiteres in ein Fahrzeug integrieren.
In Bezug auf eine erfindungsgemäße Verwendung ist angegeben, dass die erfindungsgemäße Dissoziationseinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, betrieben nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, als kombinierter Gasfilter und Wasserstofferzeuger verwendet werden kann. Dabei kann sie beide technische Funktionen quasi gleichzeitig erfüllen. Dies erweitert die Anwendungsmöglichkeiten.
In einer weiteren Ausgestaltung ist angegeben, dass die Dissoziationseinrichtung in einem Blockheizkraftwerk (BHKW) mit eingesetzt oder integriert wird. Durch die kompakte Bauform ist dies ohne weiteres möglich. Dabei lässt sich die Einrichtung auch wiederum hinsichtlich entstehender Wärmeüberschüsse mit in den Kraft/Wärme- , oder Energie/Wärme-Prozess mit einbinden.
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher erläutert .
Es zeigt:
Figur 1: Schematische Darstellung der Komponenten einer Dissoziationseinrichtung .
Figur 2: Verwendung in einem Blockheizkraftwerk Figur 1 zeigt einen schematischen Aufbau aller wichtigen Komponenten in einem Ausführungsbeispiel.
Der Reaktionsraum 1 wird von links mit einem Gas-Wasser- Gemisch beströmt. Das Wasser wird zuvor einem Gas-Wasser- Mischer zugeführt, der optional aber nicht ausschließlich auch mit Gas beströmt werden kann. Es wird aus dem zugeführten Wasser oder Gas-Wasser-Gemisch im Reaktionsraum durch Mikrowellenenergie des Mikrowellengenerators 3 Wasserstoff erzeugt. In diesem Beispiel wird zur Verstärkung des Wasserstoffertrages optional zur Mikrowellenenergie auch Schallenergie durch den Ultraschallgenerator 2 zugeführt. Die Kombination von Kavitationseffekt und Spinkopplungseffekten auf die Wasserstoff- bzw Wasserstoffbrückenbindungen erzeugt sehr effektiv Wasserstoff.
So kann aber zusätzlich zum zugeführten Wasser über den Gas-Wasser-Mischer 4 auch noch Gas zugeführt werden, aus welchem unter anderem auch Wasserstoff abspaltbar ist. Diese können Biogas, oder Methan oder auch andere Gase sein. Für den Fall, dass zuzüglich auch eine zusätzliche Filterwirkung genutzt werden soll, können auch Abgase, bspw auch teerige Abgase mit langkettigen Molekülen beigemischt werden.
Im Reaktionsraum erfolgt die Spaltung der Moleküle, und die Spaltung des Wassermoleküls selbst. Dabei entsteht unter anderem Wasserstoff der nachfolgend an einer entsprechenden Elektrode 6 gesammelt und abgezogen werden kann. Diese Elektrode kann dabei eine Hohlelektrode sein, durch die gleichzeitig der dort eingefangene Wasserstoff abgezogen werden kann. Gleichzeitig findet dort wieder einer Trennung von Gas und Wasser statt, in einem Gas- Wasser-Trenner 5. Der Wasserstoff 7 wird dabei durch die Hohlelektrode 6 abgezogen und das übrige Gas 8 am Ende des Gas-Wasser- Trenners 5.
Beide Gase sind energetisch nutzbar. Wasserstoff kann dabei mit Hilfe der bekannten Knallgasreaktion in einer Kolbenmaschine mechanische Energie erzeugen, die entweder als Bewegungsenergie nutzbar ist, oder verströmt wird. Darüber hinaus kann der Wasserstoff auch einer Brennstoffzelle zur direkten Verstromung zugeführt werden.
Bei dem übrigen Gas 8 kann ebenso eine entsprechende energetische Nutzung erfolgen.
Am Ausgang der Energieeinrichtung 9 kann das Wasser, als Abfallprodukt einer Knallgasreaktion oder das vorher wieder im Gas-Wasser-Trenner 5 abgetrennte Wasser zurückgespeist werden an den Eingang des Gas-Wasser- Mischers.
Insgesamt entsteht hierdurch ein geschlossener Wasserkeislauf , bei dem die entstehende Restwärme wiederum im System verbleibt und wiederum genutzt werden kann .
Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem eine Dissoziationseinrichtung gemäß Figur 1 in einer Anlage eines Blockheizkraftwerkes BHKW 20 integriert sein kann. Das Blockheizkraftwerk wird wie die Energieeinrichtung 9 in Figur 1 mit Wasserstoff 7 und/oder gereinigtem Gas 8 betrieben. Wasserstoff kann dabei in eine Knallgasreaktion überführt und mechanisch und/oder thermisch genutzt werden. Oder aber es wird direkt in einer Brennstoffzelle verströmt, während die entstehende Abwärme wiederum auch genutzt wird.
Es sind ausserdem auch Methan-Brennstoffzellen bekannt, so dass auch andere Gase direkt verströmt werden können.
Das Reaktionswasser wird über eine Wärmeturbine geführt, so dass die anfallende Wärme auch dort wieder genutzt werden kann, um diese entweder nachzuverstromen oder die Wärme in ein Wärmenetz 40 einzuspeisen.
Der Ausgang des BHKWs 20 liefert somit sowohl elektrische und/oder mechanische Energie als auch Wärmeenergie.
Bei den verschiedenen genannten Verwendungen ergibt sich aus der Tatsache, dass die gesamte Einrichtung kompakt ist, dass diese auch als Einheit in einem Fahrzeug oder einem Blockheizkraftwerk integriert sein kann.
Im Falle einer Anwendung im Fahrzeug ergibt sich eine vorteilhafte autarke somit bewegbare Baugruppe.
Bezugszeichen:
1 Reaktionsräum 2 Ultraschallgenerator
3 Mikrowellengenerator
4 Gas-Wasser-Mischer
5 Gasabzugsraum mit Gas-Wasser-Trenner
6 Elektrode mit Abgasöffnung 7 Wasserstoffgas-Ausgang
8 Gas-Wasser-Ausgang
9 Energieanlage (Brennstoffzelle, Kolbenmaschine etc)
10 Wasserrückführung aus Knallgasreaktion
20 Blockheizkraftwerk BHKW
21 Wärmeturbine
30 elektrisches Netz 40 Wärmenetz

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Wasserstoffgewinnung aus Dissoziation, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Reaktionsraum Wasser und/oder
Wasserdampf und/oder ein Gas-Wasser-Gemisch und/oder ein Biogas-Wasser-Gemisch eingeleitet und sodann mit elektromagnetischer Energie im Mikrowellenbereich beaufschlagt wird, und dass eine Trennung der Ionen über ein elektrisches Feld erfolgt, und Wasserstoff im Bereich einer Elektrode abgezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsraum bzw das durch den
Reaktionsraum durchgeleitete Medium zusätzlich mit Ultraschall beaufschlagt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserstoffgewinnung während einer kontinuierlichen Zuführung oder Durchleitung des Mediums erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3 , dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der Mikrowellenenergie in einem Bereich um 1,25 GHz +/- 250 MHz liegt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallschwingung und/oder die elektromagnetische Schwingung als Pulspakete mit ggfs aufmodulierten höher frequenten
Oberschwingungen generiert werden, und das Medium auf diese Weise mit Pulsen beaufschlagt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zur Gewinnung von Wasserstoff innerhalb einer Vorstufe einer Wasserstoff- Verbrennungsmaschine oder einer Wassserstoffenergieeinrichtung wie Motor oder Turbine oder Brennstoffzelle vorgenommen wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bedarf an Wasserstoff in der Wasserstoffenergieeinrichtung im Betrieb immer aktuell mindestens einen Stellwert für die Wasserstofferzeugung generiert, derart dass Leistungsabfrage und Wasserstoffbedarf einen Regelkreis bilden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Wasser oder dem Wasser-Wasserdampf-Gemisch oder dem Wasser-Gas-Gemisch oder dem Wasser-Biogas- Gemisch vor Erreichen des Reaktionsraumes flüssige Katalysatorstoffe wie Tenside beigemischt werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die so aus in der Energieerzeugungseinrichtung aus Wasserstoff gewonnene Energie zu einem Teil zum Betrieb der Wasserstoffgewinnung zurückgespeist wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei diesem geschlossenen Prozess entstehende Wärmeüberschüsse mittels Wärmepumptechnik genutzt und ggfs in einer Niedertemperatur-Wärmeturbine nachverstromt wird.
11. Dissoziationseinrichtung zur Wasserstoffgewinnung dadurch gekennzeichnet, dass die Dissoziationseinrichtung einen Reaktionsraum (1) aufweist, durch welchen Wasser und/oder Wasserdampf und/oder ein Gas-Wasser-Gemisch und/oder ein Biogas-Wasser-Gemisch durchleitbar ist, und ferner am Reaktionsraum (1) ein Mikrowellengenerator (3) angeordnet ist, über welchen der Reaktionsraum (1) , bzw das dort durchgeleitete Medium mit elektromagnetischer Energie im Mikrowellenbreich beaufschlagbar ist, und die Wasserstoffionen über mindestens eine im Reaktionsraum (1) angeordnete Elektrode (6) als Gas abziehbar ist.
12. Dissoziationseinrichtung zur Wasserstoffgewinnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das durchgeleitete Medium zusätzlich mit Ultraschallenergie über einen Ultraschallgenerator beaufschlagbar ist.
13. Dissoziationseinrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung als integrierte Vorstufe für ein Fahrzeug.
14.Dissoziationseinrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung als Vorstufe für eine Brenntstoffzelle .
15. Verwendung einer Dissoziationseinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, betrieben nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, als kombinierter Gasfilter und Wasserstofferzeuger.
16.Verwendung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Dissoziationseinrichtung nach den
Ansprüchen 11 bis 14 und/oder das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 in einem Blockheizkraftwerk (BHKW) mit eingesetzt wird.
EP08784505A 2007-06-04 2008-05-30 Verfahren zur wasserstoffgewinnung aus dissoziation, sowie dissoziationseinrichtung selbst Withdrawn EP2155378A2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007026008A DE102007026008B4 (de) 2007-06-04 2007-06-04 Verfahren zur Wasserstoffgewinnung aus Dissoziation, sowie Dissoziationseinrichtung selbst
PCT/EP2008/004309 WO2008148504A2 (de) 2007-06-04 2008-05-30 Verfahren zur wasserstoffgewinnung aus dissoziation, sowie dissoziationseinrichtung selbst

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2155378A2 true EP2155378A2 (de) 2010-02-24

Family

ID=39942020

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP08784505A Withdrawn EP2155378A2 (de) 2007-06-04 2008-05-30 Verfahren zur wasserstoffgewinnung aus dissoziation, sowie dissoziationseinrichtung selbst

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2155378A2 (de)
DE (1) DE102007026008B4 (de)
WO (1) WO2008148504A2 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2163514A1 (de) * 2008-09-11 2010-03-17 E&Sa Project AG Technologie zur Herstellung von Treibstoffgas und Elektroenergie aus Wasser
AT522537A1 (de) * 2019-04-24 2020-11-15 Gs Gruber Schmidt Gmbh Dissoziation von Kohlendioxid und Wasserdampf mit Hilfe von Plasma und Elektronenanregung zur Erzeugung eines synthetischen Gases
EP3865455A1 (de) * 2020-02-17 2021-08-18 Intergreentech GmbH Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von browns-gas und/oder sauerstoff und wasserstoff, insbesondere für verbrennungsmotoren, heizungsbrenner oder brennstoffzellen

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5617902A (en) * 1979-07-20 1981-02-20 Akiyama Morio Water dissociating method utilizing microwave plasma phenomenon
JP2000327301A (ja) * 1999-05-19 2000-11-28 Toshiba Corp 水素製造装置及びメタノール製造装置及び原子力装置
JP2001302213A (ja) * 2000-04-21 2001-10-31 Fujisaki Denki Kk マイクロ波放電型励起酸素発生器とマイクロ波放電型励起酸素発生方法
JP2002220201A (ja) * 2001-01-19 2002-08-09 Tsutomu Sakurai マイクロ波放電による水蒸気からの水素製造法
CN1321422C (zh) * 2001-10-01 2007-06-13 林炳华 利用快速温度变化产生核反应
AUPS220302A0 (en) * 2002-05-08 2002-06-06 Chang, Chak Man Thomas A plasma formed within bubbles in an aqueous medium and uses therefore
US7384619B2 (en) * 2003-06-30 2008-06-10 Bar-Gadda, Llc Method for generating hydrogen from water or steam in a plasma
CA2572434A1 (en) * 2003-06-30 2005-01-20 Bar-Gadda, Llc. Dissociation of molecular water into molecular hydrogen
HUP0402015A2 (en) 2004-10-06 2007-11-28 Roszol Janos Method and installation for decompozition of water
KR100810620B1 (ko) * 2005-05-17 2008-03-06 한국기초과학지원연구원 마이크로웨이브 플라즈마 방전에 의한 수소기체 제조방법
JP2006345649A (ja) 2005-06-09 2006-12-21 Hitachi Zosen Corp 風力発電を利用した水電解水素発生装置およびその運転方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2008148504A2 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE102007026008B4 (de) 2009-05-20
WO2008148504A3 (de) 2009-03-12
WO2008148504A2 (de) 2008-12-11
DE102007026008A1 (de) 2008-12-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007058548B4 (de) Verfahren zum Aufreinigen von Biogas
EP2751307B1 (de) Energieversorgungsanlage, insbesondere für den bereich der haustechnik
EP3390693B1 (de) Verfahren zur erzeugung von kohlenstoff-basierten sekundärenergieträgern oder basischemikalien
DE102012214907A1 (de) Dampfkraftanlage zur Erzeugung von elektrischer Energie nach dem Oxyfuel-Verfahren
DE102008053334A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines synthetischen Stoffes, insb. eines synthetischen Brennstoffes oder Rohstoffes, zugehörige Vorrichtung und Anwendungen dieses Verfahrens
DE102014225063A1 (de) Kraftwerk
DE102007026008B4 (de) Verfahren zur Wasserstoffgewinnung aus Dissoziation, sowie Dissoziationseinrichtung selbst
EP2867332A1 (de) Verfahren und einrichtung zur speicherung von elektroenergie
EP2682450B1 (de) Verfahren zum katalytischen methanisieren und methanisierungsanlage
DE102016213668A1 (de) Verfahren und Anlage zur Herstellung von Alkoholen oder Kohlenwasserstoffen
WO2016020045A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur selektiven entgasung von methan aus waschflüssigkeit
DE69925659T2 (de) Apparat zur Kohlenstoffherstellung unter Verwendung von Biomasse
DE202017106559U1 (de) Elektromagnetische Resonanz-Vorrichtung für molekulare, atomare und chemische Modifizierung von Wasser
EP3307700A1 (de) Verfahren und anlage für eine chemische synthese
EP2980371A1 (de) Verfahren zur energieumwandlung mit brennstoffregenerierung in einem cyclischen verfahren einer wärmekraftmaschine
DE202012010605U1 (de) Vorrichtung zur Spaltung von Wasser mit gezieltem Energieübertrag in das intramolekulare Wassernetzwerk
EP2344649A2 (de) Verfahren und vorrichtung zur behandlung biogener stoffe zur erzeugung von biogas
DE102012204985A1 (de) Verfahren und Anordnung für die Hochtemperaturelektrolyse
EP2505632A2 (de) Verfahren und Anlage zum Erzeugen von Brenngas und elektrischer Energie
DE102013212871A1 (de) Wärmetechnische Verschaltung von Kraftwerk, Dampfreformer und thermischer Wasseraufbereitung
EP3441455A2 (de) Vorrichtung zum aufschluss von und zur gewinnung einer ammoniumsulfatlösung aus organischen substraten
DE4238952A1 (de) Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff aus Wasser auf Resonanzbasis
AT507783B1 (de) Verfahren zum katalytischen herstellen von bio-rohöl
WO2024062060A1 (de) Anlage und verfahren zur erzeugung von grünem harnstoff
DE102022203737A1 (de) Wasserstoff-Speicherkraftwerk und Verfahren zu dessen Betrieb

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20091204

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MT NL NO PL PT RO SE SI SK TR

17Q First examination report despatched

Effective date: 20100924

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: CONPOWER ENERGIEANLAGEN GMBH & CO KG

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20120726