EP2577786A1 - Verfahren zur erzeugung von energie und die verwendung eines stoffgemisches zur erzeugung von energie - Google Patents

Verfahren zur erzeugung von energie und die verwendung eines stoffgemisches zur erzeugung von energie

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EP2577786A1
EP2577786A1 EP11721233.2A EP11721233A EP2577786A1 EP 2577786 A1 EP2577786 A1 EP 2577786A1 EP 11721233 A EP11721233 A EP 11721233A EP 2577786 A1 EP2577786 A1 EP 2577786A1
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propylene glycol
vol
water mixture
energy
water
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Ronny Knepple
Bernd Speth
Franz Tichy
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Diehl Aerospace GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a method for generating energy and the use of a substance mixture for generating energy.
  • Convert electricity From DE 10 2005 046 746 A1, for example, a method is known in which first water is electrolytically decomposed to hydrogen and oxygen, and then a reforming liquid of carbon dioxide and / or carbon monoxide and water is synthesized.
  • the synthesized reformation fluid may be, for example, alcohols such as propylene glycol and others.
  • the object of the invention is to provide an alternative method for generating energy. It is also intended to specify the use of a substance mixture for generating energy.
  • the propylene glycol-water mixture is comparatively easy to handle. Because as a liquid this can be in a simple manner z. B. be stored in a designated tank, in particular a refilling of the tank is easily possible.
  • the propylene glycol-water mixture is virtually non-toxic and biodegradable, eliminating the need for costly human and environmental protection.
  • the ignitability of the propylene glycol-water mixture is at least inhibited in the specified concentration range, whereby the method can be used universally, especially in areas in which low ignitability is desirable, in hazardous areas or environments, as well as in areas where strict restrictions and Circumstances exist with regard to ignitability.
  • the proposed method is environmentally friendly, at least environmentally friendly, and is suitable for both mobile and portable as well as stationary power generation.
  • the method can be used in a wide variety of areas, especially in mobile Stromg. Energy supply facilities, eg. B. in passenger transport, especially in aviation, especially in aircraft.
  • hydrogen and / or carbon monoxide can be produced as a secondary energy carrier.
  • hydrogen can be converted into electricity and / or heat in conventional high or low temperature polymer electrolyte fuel cells (PEMFCs).
  • PEMFCs polymer electrolyte fuel cells
  • SOFC solid oxide fuel cells
  • SOFC fuel cells it is u. U. possible to directly convert the secondary energy sources, in particular hydrogen and carbon monoxide, ie to flow and / or convert into heat.
  • Direct implementation is intended to mean that in addition to the fuel cell no external reformer such. B. in the PEMFC fuel cell is required.
  • a propylene glycol-water mixture which has a propylene glycol content of from 30% by volume to 56% by volume, from 56% by volume to 60% by volume, from 60% by volume to 70% by volume, from 70% by volume. to 80 vol.% and / or from 80 vol.% to 94 vol.%. It should be pointed out that in particular any concentration ranges formed from the above interval limits come into question. The concentration ranges given have in particular the following advantages:
  • Propylene glycol-water mixtures in the concentration range of 56% by volume to 60% by volume, in which the water causes a complete ignition inhibition, are already approved in aviation, so that corresponding mixtures can be used readily for power supply in airplanes.
  • the ignition-inhibiting effect of the water continues up to a concentration range of up to 80% by volume.
  • the corresponding mixtures are thus readily applicable to the required ignition inhibition.
  • the concentration range from 80% by volume to 94% by volume the anti-ignition effect of the water is somewhat limited.
  • the proposed mixtures are still relatively safe. According to one embodiment of the method is provided that in the
  • the resulting in the conversion of the secondary energy source heat energy can be supplied in particular to a reformer for the production of hydrogen and / or carbon monoxide from the propylene glycol-water mixture.
  • a reformer for the production of hydrogen and / or carbon monoxide from the propylene glycol-water mixture.
  • Other uses of the heat energy for example, for heating purposes and the like. are also possible.
  • the method is by at least part of unreacted propylene glycol-water mixture, by a propylene glycol-water mixture having a propylene glycol content of more than 94% or by pure propylene glycol resulting from the conversion of hydrogen exhaust gas, in which it may be water, water vapor or an air-water mixture, at least one reactant gas, in particular hydrogen, oxygen, carbon monoxide or corresponding air mixtures, and / or the ambient air withdrawn water or water vapor.
  • hydrogen exhaust gas in which it may be water, water vapor or an air-water mixture
  • at least one reactant gas in particular hydrogen, oxygen, carbon monoxide or corresponding air mixtures, and / or the ambient air withdrawn water or water vapor.
  • propylene glycol is hygroscopic.
  • the efficiency of the process can be further improved.
  • Water or water vapor can be removed from the exhaust gas, educt gas and / or the ambient air, for example, by passing them through the propylene glycol-water mixture or propylene glycol and / or to one for water or water.
  • Water vapor preferably specific, permeable exchange surface, in particular a membrane, which is in contact with the propylene glycol-water mixture or the propylene glycol, optionally passed several times or brought into contact with it.
  • the propylene-water mixture at least part of it, can be prepared directly from carbon dioxide and / or carbon monoxide, hydrogen and water.
  • the independent claim 8 relates to the use of a propylene glycol-water mixture with a propylene glycol content of 30 vol .-% to 94 vol .-% for the production of energy, in particular electrical energy and / or heat energy, by oxidation, in particular by galvanic reaction, one from the propylene glycol-water mixture generated secondary energy carrier, in particular hydrogen and / or carbon monoxide.
  • concentration ranges from 30% by volume to 56% by volume, from 56% by volume to 60% by volume, from 60% by volume to 70% by volume, from 70% by volume to 80% Vol .-% or from 80 vol .-% to 94 vol .-% for use.
  • propylene glycol-water mixture a significantly higher, in particular one by several times higher, energy density, which is in particular due to the relatively high specific energy density of propylene glycol.
  • the achievable, comparatively high energy densities are of particular advantage for storing the energy carrier on site, not only in mobile systems.
  • a high energy density also means a comparatively small space requirement for storage and storage of the primary energy carrier, here the propylene glycol-water mixture.
  • Another advantage, especially for the aviation sector, for terrestrial applications as well as for mobile applications is the low weight due to the high specific energy, d. H. the gravimetric energy density of propylene glycol.
  • the propylene glycol-water mixture is further used to remove water or steam arising from the conversion of the hydrogen, at least one educt gas and / or the ambient air.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Erzeugung von Energie, unfassend die folgenden Schritte: - Bereitstellen oder Herstellen eines Propylenglykol-Wasser Gemisches mit einem Propylenglykolanteil von 30 Vol.% bis 94 Vol.-%; - Erzeugen von Wasserstoff aus dem Propylenglykol-Wasser Gemisch, insbesondere mittels Reformierung; und - Umwandeln des Wasserstoffs in Energie, insbesondere elektrische und/oder Wärmeenergie, insbesondere mittels eines Wandlers durch Oxidation des Wasserstoffs, insbesondere in einem galvanischen Element, insbesondere einer Brennstoffzelle.

Description

Verfahren zur Erzeugung von Energie und die Verwendung eines Stoffgemisches zur Erzeugung von Energie
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Energie und die Verwendung eines Stoffgemisches zur Erzeugung von Energie.
Zur Energieerzeugung ist es beispielsweise bekannt, durch Reformation einer Reformationsflüssigkeit Wasserstoff zu erzeugen und diesen mittels Brennstoffzellen in
Strom umzuwandeln. Aus der DE 10 2005 046 746 A1 ist beispielsweise ein Verfahren bekannt, bei welchem zunächst Wasser elektrolytisch zu Wasserstoff und Sauerstoff zersetzt, und anschließend eine Reformationsflüssigkeit aus Kohlendioxid und/oder Kohlenmonoxid und Wasser synthetisiert wird. Bei der synthetisierten Reformationsflüssigkeit kann es sich beispielsweise um Alkohole wie Propylenglykol und andere handeln.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein alternatives Verfahren zur Erzeugung von Energie anzugeben. Es soll ferner die Verwendung eines Stoffgemisches zur Erzeugung von Energie angegeben werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch Patentansprüche 1 und 8. Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Nach Patentanspruch 1 ist ein Verfahren zur Erzeugung von Energie vorgesehen, mit den folgenden Schritten:
Bereitstellen oder Herstellen eines Propylenglykol- Wasser Gemisches mit einem Propylenglykolanteil von 30 Vol.% bis 94 Vol.-%; - Erzeugen eines sekundären Energieträgers, insbesondere Wasserstoff und/oder Kohlenmonoxid, aus dem Propylenglykol-Wasser Gemisch, insbesondere mittels Reformierung; und
- Umwandeln des sekundären Energieträgers in Energie, insbesondere elektrische und/oder Wärmeenergie, insbesondere mittels eines Wandlers durch oxidative Umsetzung des sekundären Energieträgers, insbesondere in einem galvanischen Element, insbesondere einer Brennstoffzelle.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren, wird Propylenglykol-Wasser Gemisch im angegebenen Konzentrationsbereich als Energieträger, d. h. als primärer verwendet. Das Propylenglykol-Wasser Gemisch ist vergleichsweise einfach zu handhaben. Denn als Flüssigkeit kann dieses in einfacher Weise z. B. in einem dafür vorgesehenen Tank bevorratet werden, wobei insbesondere eine Wiederbefüllung des Tanks problemlos möglich ist. Das Propylenglykol-Wasser Gemisch ist so gut wie nicht toxisch und biologisch abbaubar, wodurch aufwändige Schutzmaßnahmen für Mensch und Natur entfallen können. Ferner ist die Zündfähigkeit des Propylenglykol-Wasser Gemisches im angegebenen Konzentrationsbereich zumindest gehemmt, wodurch das Verfahren universell eingesetzt werden kann, insbesondere in Bereichen, in welchen eine geringe Zündfähigkeit wünschenswert ist, in zündgefährdeten Bereichen oder Umgebungen, sowie in Bereichen, in welchen strenge Beschränkungen und Auflagen hinsichtlich der Zündfähigkeit bestehen.
Das vorgeschlagene Verfahren ist umweltfreundlich, jedenfalls umweltschonend, und eignet sich sowohl zur mobilen und portablen als auch zur stationären Stromerzeugung.
Auf Grund der genannten vorteilhaften Eigenschaften kann das Verfahren in unterschiedlichsten Bereichen angewandt werden, insbesondere bei mobilen Strombzw. Energieversorgungseinrichtungen, z. B. im Personenverkehr, insbesondere in der Luftfahrt, insbesondere in Luftfahrzeugen.
Als sekundärer Energieträger kann, wie bereits erwähnt, Wasserstoff und/oder Kohlenmonoxid hergestellt werden. Wasserstoff kann beispielsweise in herkömmlichen Hoch- oder Niedertemperatur-Polymerelektrolytbrennstoffzellen (PEMFC) zu Strom und/oder Wärme umgesetzt werden. In sog. Festoxidbrennstoffzellen (SOFC) können als sekundäre Energieträger sowohl Wasserstoff als auch Kohlenmonoxid umgesetzt werden. Mit SOFC Brennstoffzellen ist es u. U. möglich, die sekundären Energieträger, insbesondere Wasserstoff und Kohlenmonoxid, direkt umzusetzen, d. h. zu verströmen und/oder in Wärme umzuwandeln. Direkt umsetzen soll dabei bedeuten, dass neben der Brennstoffzelle kein externer Reformer, wie z. B. bei den PEMFC Brennstoffzellen, erforderlich ist.
Bevorzugterweise wird ein Propylenglykol-Wasser Gemisch verwendet, welches einen Propylenglykolanteil von 30 Vol.% bis 56 Vol.%, von 56 Vol.% bis 60 Vol.%, von 60 Vol.% bis 70 Vol.%, von 70 Vol.% bis 80 Vol.% und/oder von 80 Vol.% bis 94 Vol.% aufweist. Es soll darauf hingewiesen werden, dass insbesondere jegliche aus den vorstehenden Intervallgrenzen gebildete Konzentrationsbereiche in Frage kommen. Die angegebenen Konzentrationsbereiche weisen insbesondere die folgenden Vorteile auf:
Propylenglykol-Wasser Gemische im Konzentrationsbereich von 56 Vol.-% bis 60 Vol.- %, in welchem das Wasser eine volle Zündhemmung bewirkt, sind in der Luftfahrt bereits zugelassen, so dass entsprechende Gemische ohne weiteres zur Energieversorgung in Flugzeugen verwendet werden können.
Die zündhemmende Wirkung des Wassers setzt sich bis zu einem Konzentrationsbereich von bis zu 80 Vol.-% fort. Die entsprechenden Gemische sind damit bei erforderlicher Zündhemmung ohne Weiteres anwendbar. Im Konzentrationsbereich von 80 Vol.-% bis 94 Vol.-% ist die zündhemmende Wirkung des Wassers zwar etwas eingeschränkt. Gegenüber anderen energietragenden Medien wie Wasserstoffgas u. a. beispielsweise sind die vorgeschlagenen Gemische dennoch vergleichsweise sicher. Nach einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die bei der
Umwandlung des sekundären Energieträgers, insbesondere von Wasserstoff und/oder Kohlenmonoxid, in Energie entstehende Wärmeenergie ergänzend bei der Erzeugung des sekundären Energieträgers aus dem Propylenglykol-Wasser Gemisch verwendet wird. Durch Verwendung der bei der Umwandlung des Wasserstoffs und/oder Kohlenmonoxids entstehenden Abwärme kann der Bedarf an Energie, welche zur
Erzeugung des sekundären Energieträgers erforderlich ist, durchaus beachtlich verringert werden. Der Gesamtwirkungsgrad des Verfahrens kann damit nachhaltig verbessert werden.
Die bei der Umwandlung des sekundären Energieträgers entstehende Wärmeenergie kann insbesondere einem Reformer zur Erzeugung von Wasserstoff und/oder Kohlenmonoxid aus dem Propylenglykol-Wasser Gemisch zugeführt werden. Anderweitige Verwendungen der Wärmeenergie, beispielsweise zu Heizzwecken und dgl. sind ebenso möglich.
Nach einer weiteren Variante des Verfahrens wird durch zumindest einen Teil von noch nicht umgesetztem Propylenglykol-Wasser Gemisch, durch ein Propylenglykol-Wasser Gemisch mit einem Propylenglykolanteil von mehr als 94 % oder durch reines Propylenglykol dem bei der Umwandlung des Wasserstoffs entstehenden Abgas, bei welchem es sich um Wasser, Wasserdampf oder ein Luft-Wasser Gemisch handeln kann, zumindest einem Eduktgas, insbesondere Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenmonoxid oder entsprechende Luftgemische, und/oder der Umgebungsluft Wasser oder Wasserdampf entzogen. Dabei wird in vorteilhafter Weise ausgenutzt, dass Propylenglykol hygroskopisch ist. Insbesondere bei der Trocknung bzw. Entfeuchtung eines Eduktgases kann der Wirkungsgrad des Verfahrens noch weiter verbessert werden.
Insbesondere ist es nach der vorgenannten Variante möglich, ein Propylenglykol- Wasser Gemisch im gewünschten Konzentrationsbereich aus höher konzentrierten Gemischen oder reinem Propylenglykol zu erzeugen bzw. herzustellen. Das ist insbesondere bei mobilen Energieversorgungseinrichtungen von Vorteil, da der mitzuführende Wasseranteil verringert werden kann.
Wasser oder Wasserdampf kann dem Abgas, Eduktgas und/oder der Umgebungsluft beispielsweise dadurch entzogen werden, indem diese durch das Propylenglykol- Wasser Gemisch oder Propylenglykol geführt werden und/oder an einer für Wasser oder. Wasserdampf, vorzugsweise spezifisch, permeablen Austauschfläche, insbesondere einer Membran, welche mit dem Propylenglykol-Wasser Gemisch oder dem Propylenglykol in Kontakt ist, ggf. mehrfach vorbeigeführt oder damit in Kontakt gebracht werden. Nach einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das Propylen-Wasser Gemisch, zumindest ein Teil davon, unmittelbar aus Kohlendioxid und/oder Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Wasser hergestellt werden.
Der unabhängige Anspruch 8 betrifft die Verwendung eines Propylenglykol-Wasser Gemisches mit einem Propylenglykolanteil von 30 Vol.-% bis 94 Vol.-% zur Erzeugung von Energie, insbesondere elektrischer Energie und/oder Wärmeenergie, durch Oxidation, insbesondere durch galvanische Umsetzung, eines aus dem Propylenglykol- Wasser Gemisch erzeugten sekundären Energieträgers, insbesondere Wasserstoff und/oder Kohlenmonoxid.
Bevorzugt kommen Konzentrationsbereiche von 30 Vol.-% bis 56 Vol.-%, von 56 Vol.- % bis 60 Vol.-%, von 60 Vol.-% bis 70 Vol.-%, von 70 Vol.-% bis 80 Vol.-% oder von 80 Vol.-% bis 94 Vol.-% zur Verwendung. Gegenüber Brennstoffzellensystemen, welche mit gespeichertem Wasserstoff betrieben werden, kann mit Propylenglykol-Wasser Gemisch eine deutlich höhere, insbesondere eine um ein mehrfaches höhere, Energiedichte erreicht werden, was insbesondere durch die vergleichsweise hohe spezifische Energiedichte von Propylenglykol begründet ist. Die erreichbaren, vergleichsweise hohen Energiedichten sind insbesondere für eine Bevorratung des Energieträgers vor Ort nicht nur bei mobilen Systemen von herausragendem Vorteil. Bei vorgegebenem Energiebedarf bedeutet eine hohe Energiedichte auch einen vergleichsweise geringen Platzbedarf zur Speicherung und Bevorratung des primären Energieträgers, hier des Propylenglykol-Wasser Gemisches. Ein weiterer Vorteil, insbesondere für den Luftfahrtbereich, für erdgebundene Anwendungen sowie für mobile Anwendungen liegt im geringen Gewicht auf Grund der hohen spezifischen Energie, d. h. die gravimetrische Energiedichte, des Propylenglycols.
Ferner ist es möglich, dass das Propylenglykol-Wasser Gemisch des Weiteren verwendet wird, dem bei der Umwandlung des Wasserstoffs entstehenden Abgas, zumindest einem Eduktgas und/oder der Umgebungsluft Wasser oder Wasserdampf zu entziehen.
Wegen Vorteilen und vorteilhaften Wirkungen der Verwendung des Propylenglykol- Wasser Gemisches wird auf die obigen Ausführungen zum vorgeschlagenen Verfahren verwiesen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Erzeugung von Energie, umfassend die folgenden Schritte:
Bereitstellen oder Herstellen eines Propylenglykol-Wasser Gemisches mit einem Propylenglykolanteil von 30 Vol.% bis 94 Vol.-%;
Erzeugen eines sekundären Energieträgers, insbesondere Wasserstoff und/oder Kohlenmonoxid, aus dem Propylenglykol-Wasser Gemisch, insbesondere mittels Reformierung; und
Umwandeln des sekundären Energieträgers, insbesondere des Wasserstoffs und/oder des Kohlenmonoxids, in Energie, insbesondere elektrische und/oder Wärmeenergie, insbesondere mittels eines Wandlers durch Oxidation des Wasserstoffs und/oder Kohlenmonoxids, insbesondere in einem galvanischen Element, insbesondere einer Brennstoffzelle.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei ein Propylenglykol-Wasser Gemisch mit einem Propylenglykolanteil von 30 Vol.% bis 56 Vol.%, von 56 Vol.% bis 60 Vol .%, von 60 Vol.% bis 70 Vol.%, von 70 Vol.% bis 80 Vol.% und/oder von 80 Vol.% bis 94 Vol.% verwendet wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei bei der Umwandlung des sekundären Energieträgers entstehende Wärmeenergie ergänzend zum Erzeugen des sekundären Energieträgers aus dem Propylenglykol-Wasser Gemisch verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Wärmeenergie einem Reformer zur Erzeugung des sekundären Energieträgers aus dem Propylenglykol-Wasser Gemisch zugeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei dem bei der Umwandlung des sekundären Energieträgers entstehenden Abgas, zumindest einem Eduktgas und/oder der Umgebungsluft Wasser oder Wasserdampf entzogen wird durch zumindest einen Teil von noch nicht umgesetztem Propylenglykol- Wasser Gemisch, durch ein Propylenglykol-Wasser Gemisch mit einem Propylenglykolanteil von mehr als 94 % oder durch reines Propylenglykol.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Abgas, Eduktgas und/oder die Umgebungsluft durch das Propylenglykol-Wasser Gemisch oder Propylenglykol geführt wird und/oder an einer für Wasser oder Wasserdampf, vorzugsweise spezifisch, permeablen Austauschfläche, insbesondere einer Membran, welche mit dem Propylenglykol-Wasser Gemisch oder dem Propylenglykol in Kontakt ist, vorbeigeführt oder damit in Kontakt gebracht wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Propylen-Wasser Gemisch unmittelbar aus Kohlendioxid und/oder Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Wasser hergestellt wird.
8. Verwendung eines Propylenglykol-Wasser Gemisches mit einem Propylenglykolanteil von 30 Vol.-% bis 94 Vol.-% zur Erzeugung von Energie, insbesondere elektrischer Energie und/oder Wärmeenergie, durch Oxidation/galvanische Umsetzung eines aus dem Propylenglykol-Wasser Gemisch erzeugten sekundären Energieträgers, insbesondere Wasserstoff und/oder Kohlenmonoxid.
9. Verwendung nach Anspruch 8, wobei ein Propylenglykol-Wasser Gemisch mit einem Propylenglykolanteil von 30 Vol.-% bis 56 Vol.-%, von 56 Vol.-% bis 60 Vol.-%, von 60 Vol.-% bis 70 Vol.-%, von 70 Vol.-% bis 80 Vol.-% oder von 80 Vol.-% bis 94 Vol.-% verwendet wird.
10. Verwendung nach einem der Ansprüche 8 und 9, wobei das Propylenglykol- Wasser Gemisch des Weiteren verwendet wird, dem bei der Umwandlung des sekundären Energieträgers entstehenden Abgas, insbesondere Wasser und/oder Wasserdampf, zumindest einem Eduktgas, insbesondere Luft und/oder Sauerstoff, und/oder der Umgebungsluft Wasser oder Wasserdampf zu entziehen.
EP11721233.2A 2010-05-25 2011-05-14 Verfahren zur erzeugung von energie und die verwendung eines stoffgemisches zur erzeugung von energie Withdrawn EP2577786A1 (de)

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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10403947B1 (en) * 2014-05-19 2019-09-03 Dan Curfew Metallic electrochemical cells and methods for producing on-demand electricity
US10594008B2 (en) 2015-07-31 2020-03-17 Dan Curfew Electrochemical cell
DE102017001563B4 (de) * 2017-02-20 2019-03-21 Diehl Aerospace Gmbh PrOx-Reaktor und Brennstoffzellenanordnung mit PrOx-Reaktor
DE102017001561B4 (de) * 2017-02-20 2021-09-02 Diehl Aerospace Gmbh Verwendung eines Katalysators für die Propylenglykol-Reformierung
DE102020127406A1 (de) 2020-10-19 2021-12-02 Diehl Aerospace Gmbh Katalytische Wärmeerzeugung für die Bordküche

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19945667A1 (de) * 1999-09-23 2001-04-05 Siemens Ag Direkt-Methanol-Brennstoffzelle mit internem Reformer und Verfahren zum Betrieb einer Direkt-Methanol-Brennstoffzelle
US20030159354A1 (en) * 1996-10-30 2003-08-28 Edlund David J. Fuel processing system
US20050271915A1 (en) * 2004-03-30 2005-12-08 Haile Sossina M Direct alcohol fuel cells using solid acid electrolytes
US20060090397A1 (en) * 2004-10-31 2006-05-04 Edlund David J Hydrogen generation and energy production assemblies

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0565237A (ja) * 1991-09-10 1993-03-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd メタノールを媒体としたエネルギ供給方法
EP1125337A2 (de) * 1998-10-27 2001-08-22 Quadrise Limited Verbindung für elektrische energiespeicher
US6890672B2 (en) * 2001-06-26 2005-05-10 Idatech, Llc Fuel processor feedstock delivery system
SE523260C2 (sv) * 2002-02-27 2004-04-06 Volvo Teknisk Utveckling Ab System för generering av vätgasbränsle till en bränslecell
US20030215689A1 (en) * 2002-05-16 2003-11-20 Keegan Kevin R. Solid oxide fuel cell with a metal foam seal
US20060228593A1 (en) * 2005-04-06 2006-10-12 Grieve Malcolm J PEM-SOFC hybrid power generation systems
JP5403198B2 (ja) * 2005-06-03 2014-01-29 株式会社Ｇｓユアサ 水素製造装置、それを用いた燃料電池発電装置、電気自動車、潜水船及び水素供給システム
DE102005046746A1 (de) 2005-09-29 2007-04-12 Siemens Ag Verfahren zur Bereitstellung von Energie
EP1808327A1 (de) * 2006-01-13 2007-07-18 Claudio Rossi Produktion elektrischer Energie durch Brennstoffzellen mit Wasserstoff aus der katalytischen Reformierung von Ethanol
US20070190382A1 (en) * 2006-02-10 2007-08-16 Fischer Bernhard A Hydrocarbon reformer system
EP2017372A1 (de) * 2007-07-20 2009-01-21 EEC GmbH Verfahren zur temporären Speicherung elektrischer Energie
US8262752B2 (en) * 2007-12-17 2012-09-11 Idatech, Llc Systems and methods for reliable feedstock delivery at variable delivery rates

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030159354A1 (en) * 1996-10-30 2003-08-28 Edlund David J. Fuel processing system
DE19945667A1 (de) * 1999-09-23 2001-04-05 Siemens Ag Direkt-Methanol-Brennstoffzelle mit internem Reformer und Verfahren zum Betrieb einer Direkt-Methanol-Brennstoffzelle
US20050271915A1 (en) * 2004-03-30 2005-12-08 Haile Sossina M Direct alcohol fuel cells using solid acid electrolytes
US20060090397A1 (en) * 2004-10-31 2006-05-04 Edlund David J Hydrogen generation and energy production assemblies

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of WO2011147540A1 *

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