EP4683725A1 - Co2-adsorptionssystem mit einer co2-adsorptionsvorrichtung zum trennen von co2 (kohlenstoffdioxid) und einer alkalischen brennstoffzelle - Google Patents

Co2-adsorptionssystem mit einer co2-adsorptionsvorrichtung zum trennen von co2 (kohlenstoffdioxid) und einer alkalischen brennstoffzelle

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Publication number
EP4683725A1
EP4683725A1 EP24708791.9A EP24708791A EP4683725A1 EP 4683725 A1 EP4683725 A1 EP 4683725A1 EP 24708791 A EP24708791 A EP 24708791A EP 4683725 A1 EP4683725 A1 EP 4683725A1
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EP
European Patent Office
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adsorption
fuel cell
desorption
adsorption device
unit
Prior art date
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Pending
Application number
EP24708791.9A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Friedrich Kneule
Ulrich Berner
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP4683725A1 publication Critical patent/EP4683725A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/0462—Temperature swing adsorption
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • H01M8/0668—Removal of carbon monoxide or carbon dioxide
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • H01M8/0687—Reactant purification by the use of membranes or filters
    • H—ELECTRICITY
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    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/08—Fuel cells with aqueous electrolytes
    • H01M8/083—Alkaline fuel cells
    • H—ELECTRICITY
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    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1004—Fuel cells with solid electrolytes characterised by membrane-electrode assemblies [MEA]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/50—Carbon oxides
    • B01D2257/504—Carbon dioxide
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants

Definitions

  • the invention relates to a CO2 adsorption system with a CO2 adsorption device for separating CO2 from a supplied air stream by means of an adsorption-desorption process and a fuel cell, in particular an alkaline fuel cell or PEM fuel cell for electrochemical energy conversion.
  • the invention further relates to a method for operating such a CO2 adsorption system, a method for separating CO2 from a supplied air stream and a use of a fuel cell, in particular an alkaline fuel cell or PEM fuel cell, for heating a CO2 adsorption device for separating CO2 from a supplied air stream by means of an adsorption-desorption process.
  • DAC systems direct air capture
  • CO2 carbon dioxide
  • WO 2014/170184 A1, WO 2015/185434 A1 and WO 2020/212146 A1 disclose such a DAC system in which CO2 from the air is temporarily bound to an adsorber medium in a first step by conveying it using a fan (adsorption), so that in a second step, after the unit has been closed off from the environment, the CO2 can be removed from the adsorber medium again (desorption).
  • adsorption is carried out under different physical conditions than desorption.
  • alkaline membrane fuel cells are also a possible future technology for converting hydrogen into electricity.
  • the air supplied should be as free of CO2 as possible, since CO2 can react with the charge carriers (OH-) to form insoluble carbonates.
  • the present invention relates to a CO2 adsorption system with
  • a fuel cell in particular an alkaline fuel cell or PEM fuel cell for electrochemical energy conversion, wherein the CO2 adsorption device and the fuel cell
  • a first coupling unit in particular an air line, fluidically and
  • a second coupling unit for heating the CO2 adsorption device by means of a second coupling unit, in particular a temperature control line, which can be or are thermally coupled to one another.
  • the present invention further relates to a method for operating a CO2 adsorption system, in particular according to one of the preceding claims, with
  • a fuel cell in particular an alkaline fuel cell or PEM fuel cell for electrochemical energy conversion, wherein the CO2 adsorption device and the fuel cell
  • a first coupling unit in particular an air line, fluidically and
  • a second coupling unit for heating the CO2 adsorption device, they are thermally coupled to one another by means of a second coupling unit, in particular a temperature control line.
  • the present invention also relates to a method for separating CO2 from a supplied air stream, wherein a CO2-reduced Air flow from a CO2 adsorption device of a fuel cell, in particular an alkaline fuel cell or PEM fuel cell for electrochemical energy conversion and waste heat generated in the fuel cell are fed to the CO2 adsorption device for heating an adsorbent arranged in the latter.
  • a CO2-reduced Air flow from a CO2 adsorption device of a fuel cell in particular an alkaline fuel cell or PEM fuel cell for electrochemical energy conversion and waste heat generated in the fuel cell are fed to the CO2 adsorption device for heating an adsorbent arranged in the latter.
  • the present invention further relates to the use of a fuel cell, in particular an alkaline fuel cell or PEM fuel cell, for heating, in particular for supplying energy/power to a CO2 adsorption device for separating CO2 from a supplied air stream by means of an adsorption-desorption process.
  • a fuel cell in particular an alkaline fuel cell or PEM fuel cell
  • PEM fuel cell for heating, in particular for supplying energy/power to a CO2 adsorption device for separating CO2 from a supplied air stream by means of an adsorption-desorption process.
  • the CO2 adsorption device is designed or configured to separate CO2 from a supplied air stream by means of an adsorption-desorption process, i.e. a cyclically carried out or performed adsorption-desorption process.
  • the basic functioning of the CO2 adsorption device or the cyclically carried out or performed adsorption-desorption process can, for example, be analogous to WO 2020/212146 A1 mentioned at the beginning.
  • the CO2 adsorption device is preferably designed to be stationary.
  • separation includes a separation, for example the removal of CO2 (carbon dioxide) from the air.
  • the term “supply” or “supplied” primarily includes an actively conducted or initiated and thus technically controlled or regulated supply of the air flow by means of a blower unit or fan unit.
  • the term “supply” or “supplied” can also include a passively conducted or initiated supply of the air flow without thereby departing from the scope of the present invention. Consequently, the air flow can be supplied in any way, for example in a natural way.
  • the fuel cell is preferably an alkaline fuel cell or an alkaline membrane fuel cell or an acidic fuel cell or PEM fuel cell.
  • the fuel cell is preferably stationary. Accordingly, the entire CO2 adsorption system is preferably designed to be stationary.
  • the CO2 adsorption system according to the invention offers the advantage that through the intelligent fluidic and thermal coupling or
  • the supply air for the fuel cell is freed from harmful CO2, i.e. "purified air” can be provided, which enables optimized electrochemical energy conversion, and conversely the waste heat from the fuel cell can be used to operate the CO2 adsorption device (desorption of CO2). This makes it possible to provide an energy-efficient, resource-saving CO2 adsorption system.
  • the CO2 adsorption device and the fuel cell can be or are coupled to each other fluidically and thermally.
  • a fluidic coupling is understood to mean a fluidic connection/wiring, whereby the fluid, in particular air, is delivered or guided from the CO2 adsorption device to the fuel cell for electrochemical energy conversion. Accordingly, the fluid or the air/atmospheric oxygen is "reacted" in the fuel cell with the release of energy.
  • the fluidic coupling is carried out by means of a first coupling unit, which is designed in particular as an air line.
  • a thermal coupling is understood to mean a thermal connection/wiring, whereby heat, in particular by means of a temperature control medium, is released from the fuel cell to the CO2 adsorption device to heat the CO2 adsorption device.
  • the thermal coupling is carried out by means of a second coupling unit, which is different from the first and is designed in particular as a temperature control line. Consequently, for example, the temperature control medium can circulate in a closed circuit between the fuel cell and the CO2 adsorption device in order to heat the CO2 adsorption device when required.
  • the CO2 adsorption device advantageously has at least one first adsorption-desorption chamber and at least one second adsorption-desorption chamber, which can be coupled or are coupled to the fuel cell either fluidically by means of the first coupling unit or thermally by means of the second coupling unit, in particular by means of a valve unit.
  • the CO2 adsorption system preferably has a control unit which is set up to control the valve unit for fluidic and thermal coupling depending on an operating state of the CO2 adsorption device, in particular to control the valve unit in such a way that
  • the at least one first adsorption-desorption chamber is only thermally coupled to the fuel cell and the at least one second adsorption-desorption chamber is only fluidically coupled to the fuel cell.
  • the CO2-reduced air flow and the waste heat are supplied depending on an operating state of the CO2 adsorption device, wherein the CO2 adsorption device in particular has at least one first adsorption-desorption chamber and at least one second adsorption-desorption chamber, and
  • the CO2-reduced air flow from the at least one first adsorption-desorption chamber of the fuel cell and the waste heat are fed to the at least one second adsorption-desorption chamber, and
  • the CO2-reduced air flow from the at least one second adsorption-desorption chamber of the fuel cell and the waste heat is fed to at least one first adsorption-desorption chamber.
  • valve unit for fluidic and thermal coupling can be controlled by means of the control unit depending on the operating state of the CO2 adsorption device, in particular such that
  • the at least one first adsorption-desorption chamber is only fluidic and the at least one second adsorption-desorption chamber is only thermal
  • the at least one first adsorption-desorption chamber is only thermally coupled to the fuel cell and the at least one second adsorption-desorption chamber is only fluidically coupled to the fuel cell.
  • the valve unit can have a plurality of, in particular controllable, valves.
  • the valves can be arranged in the air line and the temperature control line in order to provide the optional coupling.
  • the adsorption-desorption chamber or group of adsorption-desorption chambers, which is currently undergoing the adsorption process, is or will be fluidically coupled to the fuel cell and thus supplied with the fuel “purified air”, while
  • a CO2-reduced air flow emerging from the CO2 adsorption device in particular the adsorption-desorption chambers, can be fed to the fuel cell for electrochemical energy conversion.
  • an outlet channel for discharging the CO2-reduced air flow from the CO2 adsorption device, in particular the adsorption-desorption chambers is provided for the air supply.
  • Desorption chambers are fluidically connectable or connected to an air supply line of the fuel cell by means of the air line.
  • a valve of the valve unit in particular a controllable valve, can be arranged in each air line of the adsorption-desorption chambers.
  • waste heat generated in the CO2 adsorption device in particular the adsorption-desorption chambers
  • waste heat generated in the CO2 adsorption device can be supplied to heat an adsorbent arranged in this/these.
  • a heating circuit of the CO2 adsorption device in particular the adsorption-desorption chambers, can be or is thermally connected to a cooling circuit of the fuel cell by means of the temperature control line.
  • a valve of the valve unit in particular a controllable valve, can be arranged in each temperature control line of the adsorption-desorption chambers.
  • Bypass valves can of course be used to change the thermal coupling between the adsorption-desorption chambers or to temporarily decouple the cooling circuit of the fuel cell from them.
  • electricity generated by the fuel cell can be supplied to the CO2 adsorption device by means of a power transmission unit, in particular a power line, in particular for operating at least one of the following units of the CO2 adsorption device: blower unit, valve unit, pump unit, water vapor generator, electric heating unit, control unit, sensor unit.
  • the CO2 adsorption device receives the required power for individual units or for all units from the fuel cell via a power transmission unit, in particular a power line.
  • the units that are operated using electricity can be, for example:
  • the CO2 adsorption system 10 is shown in Fig. 1 in a first operating state and in Fig. 2 in a second operating state, which are explained in more detail below, whereby for reasons of illustration only the “active” lines or streams are shown in each case.
  • the CO2 adsorption system 10 comprises a CO2 adsorption device 12 for separating CO2 from a supplied air stream 14 by means of an adsorption Desorption process.
  • the CO2 adsorption device 12 has a first adsorption-desorption chamber 16 and a second adsorption-desorption chamber 18, in each of which an adsorbent 20 is arranged.
  • the CO2 adsorption system 10 further comprises a fuel cell 22 for electrochemical energy conversion.
  • the fuel cell 22 is designed as an alkaline membrane fuel cell 22.
  • the CO2 adsorption device 12 or the adsorption-desorption chamber 16, 18 and the alkaline membrane fuel cell 22 can be or are coupled to one another fluidically for electrochemical energy conversion by means of a first coupling unit (not shown) which is designed as an air line.
  • a CO2-reduced air flow 24 emerging from the CO2 adsorption device 12 or the adsorption-desorption chambers 16, 18 can be fed to the alkaline membrane fuel cell 22 for electrochemical energy conversion, wherein an outlet channel 26 for discharging the CO2-reduced air flow 24 from the CO2 adsorption device 12 or the adsorption-desorption chambers 16, 18 can be or is connected fluidically by means of the air line to an air supply line 28 of the alkaline membrane fuel cell 22.
  • the CO2 adsorption device 12 or the adsorption-desorption chamber 16, 18 and the alkaline membrane fuel cell 22 can be or are thermally coupled to one another by means of a second coupling unit (not shown) which is designed as a temperature control line, in addition to heating the CO2 adsorption device 12 or the adsorption-desorption chambers 16, 18.
  • a second coupling unit (not shown) which is designed as a temperature control line, in addition to heating the CO2 adsorption device 12 or the adsorption-desorption chambers 16, 18.
  • the waste heat 30 generated in the alkaline membrane fuel cell 22 can be fed to the CO2 adsorption device 12 or the adsorption-desorption chambers 16, 18 for heating the adsorbent 20, wherein for the waste heat supply a heating circuit (not shown) of the CO2 adsorption device 12 or the adsorption-desorption chambers 16, 18 can be or is thermally connected by means of the temperature control line to a cooling circuit (not shown) of the alkaline membrane fuel cell 22.
  • the CO2 adsorption system 10 also has a valve unit (not shown) by means of which the adsorption-desorption chambers 16, 18 can be coupled or are coupled either fluidically or thermally to the alkaline membrane fuel cell 22.
  • the CO2 adsorption system 10 also has a control unit (not shown) which is designed to control the valve unit for fluidic and thermal coupling depending on the operating state of the CO2 adsorption device 12 in such a way that
  • the first adsorption-desorption chamber 16 only fluidically and the second adsorption-desorption chamber 18 only thermally, and
  • the first adsorption-desorption chamber 16 in the second operating state, is only thermally coupled or connected to the alkaline membrane fuel cell 22 and the second adsorption-desorption chamber 18 is only fluidically coupled or connected.
  • the current 32 generated by the alkaline membrane fuel cell 22 can be fed at least partially to the CO2 adsorption device 12 by means of a power transmission unit (not shown) which is designed as a power cable.
  • a power transmission unit (not shown) which is designed as a power cable.
  • units (not shown) of the CO2 adsorption device 12 such as a blower unit, a valve unit, a pump unit, a water vapor generator, an electric heating unit, the control unit or a sensor unit to be operated.
  • the CO2 adsorption system 10 further comprises a hydrogen tank (not shown) which is fluidically connectable or connected to a hydrogen supply line 34 of the alkaline membrane fuel cell 22 in order to provide the hydrogen 36 and thus a completely self-sufficient CO2 adsorption system 10 to which only the air 14 to be cleaned needs to be supplied.
  • a hydrogen tank (not shown) which is fluidically connectable or connected to a hydrogen supply line 34 of the alkaline membrane fuel cell 22 in order to provide the hydrogen 36 and thus a completely self-sufficient CO2 adsorption system 10 to which only the air 14 to be cleaned needs to be supplied.
  • an embodiment includes an “and/or” connection between a first feature and a second feature, this is to be read as meaning that the embodiment according to one embodiment includes both the first feature and the second feature and according to a further embodiment either only the first feature or only the second feature.

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Abstract

Es wird ein CO2-Adsorptionssystem (10) vorgeschlagen mit einer CO2-Adsorptionsvorrichtung (12) zum Trennen von CO2 aus einem zugeführten Luftstrom (14) mittels eines Adsorptions-Desorptions-Vorgangs und einer Brennstoffzelle (22), insbesondere alkalischen Brennstoffzelle (22) oder PEM-Brennstoffzelle zur elektrochemischen Energieumwandlung, wobei die CO2-Adsorptionsvorrichtung (12) und die Brennstoffzelle (22) zur elektrochemischen Energieumwandlung mittels einer ersten Kopplungseinheit, insbesondere einer Luftleitung, fluidisch und zum Erwärmen der CO2-Adsorptionsvorrichtung (12) mittels einer zweiten Kopplungseinheit, insbesondere einer Temperierleitung, thermisch miteinander koppelbar oder gekoppelt sind.

Description

Beschreibung
Titel
C02 -Adsorptionssystem mit einer CO2-Adsorptionsvorrichtung zum Trennen von CO2 (Kohlenstoffdioxid) und einer alkalischen Brennstoffzelle
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein CO2 -Adsorptionssystem mit einer CO2- Adsorptionsvorrichtung zum Trennen von CO2 aus einem zugeführten Luftstrom mittels eines Adsorptions-Desorptions-Vorgangs und einer Brennstoffzelle, insbesondere alkalischen Brennstoffzelle oder PEM-Brennstoffzelle zur elektrochemischen Energieumwandlung. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines derartiges CO2-Adsorptionssystems, ein Verfahren zum Trennen von CO2 aus einem zugeführten Luftstrom sowie eine Verwendung einer Brennstoffzelle, insbesondere alkalischen Brennstoffzelle oder PEM-Brennstoffzelle zum Erwärmen einer CO2-Adsorptionsvorrichtung zum Trennen von CO2 aus einem zugeführten Luftstrom mittels eines Adsorptions- Desorptions-Vorgangs.
Um die Erwärmung der Erdatmosphäre zu begrenzen, werden sogenannte DAC- Systeme (direct air capture) eingesetzt, um aus der Luft CO2 (Kohlestoffdioxid) zu entfernen.
Die WO 2014/170184 A1 , WO 2015/185434 A1 und WO 2020/212146 A1 offenbaren ein derartiges DAC-System, bei dem CO2 aus der Luft in einem ersten Schritt durch Fördern mittels eines Ventilators an ein Adsorbermedium temporär gebunden wird (Adsorption), so dass in einem zweiten Schritt nach Verschließen der Einheit gegen die Umgebung das CO2 vom Adsorbermedium wieder entfernt werden kann (Desorption). Hierbei wird die Adsorption, wie einem Fachmann geläufig ist, bei anderen physikalischen Bedingungen durchgeführt wie die Desorption. Das heißt adsorbiert wird z.B. bei 25°C, 1013 mbar und einer relativen Feuchte von 50%RF, desorbiert bei 80°C und 200 mbar, weshalb für die Desorption u.a. das Adsorptionsmittel beheizt werden muss. Neben PEM-Brennstoffzellen (saure Membran-Brennstoffzellen) sind auch alkalische Membran-Brennstoffzellen eine mögliche Zukunftstechnologie, um Wasserstoff in Strom umzuwandeln. Insbesondere bei alkalischen Membran- Brennstoffzellen sollte die zugeführte Luft möglichst frei von CO2 sein, da CO2 mit den Ladungsträgern (OH-) zu unlöslichen Carbonaten reagieren kann.
Offenbarung der Erfindung
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein CO2 -Adsorptionssystem mit
- einer CO2-Adsorptionsvorrichtung zum Trennen von CO2 aus einem zugeführten Luftstrom mittels eines Adsorptions-Desorptions-Vorgangs und
- einer Brennstoffzelle, insbesondere alkalischen Brennstoffzelle oder PEM- Brennstoffzelle zur elektrochemischen Energieumwandlung, wobei die CO2-Adsorptionsvorrichtung und die Brennstoffzelle
- zur elektrochemischen Energieumwandlung mittels einer ersten Kopplungseinheit, insbesondere einer Luftleitung, fluidisch und
- zum Erwärmen der CO2-Adsorptionsvorrichtung mittels einer zweiten Kopplungseinheit, insbesondere einer Temperierleitung, thermisch miteinander koppelbar oder gekoppelt sind.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Betreiben eines CO2-Adsorptionssystems, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit
- einer CO2-Adsorptionsvorrichtung zum Trennen von CO2 aus einem zugeführten Luftstrom mittels eines Adsorptions-Desorptions-Vorgangs und
- einer Brennstoffzelle, insbesondere alkalischen Brennstoffzelle oder PEM- Brennstoffzelle zur elektrochemischen Energieumwandlung, wobei die CO2-Adsorptionsvorrichtung und die Brennstoffzelle
- zur elektrochemischen Energieumwandlung mittels einer ersten Kopplungseinheit, insbesondere einer Luftleitung, fluidisch und
- zum Erwärmen der CO2-Adsorptionsvorrichtung mittels einer zweiten Kopplungseinheit, insbesondere einer Temperierleitung, thermisch miteinander gekoppelt werden.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem ein Verfahren zum Trennen von CO2 aus einem zugeführten Luftstrom, wobei ein CO2-reduzierter Luftstrom aus einer CO2-Adsorptionsvorrichtung einer Brennstoffzelle, insbesondere alkalischen Brennstoffzelle oder PEM-Brennstoffzelle zur elektrochemischen Energieumwandlung und in der Brennstoffzelle entstehende Abwärme der CO2-Adsorptionsvorrichtung zum Erwärmen eines in dieser angeordneten Adsorptionsmittels zugeführt werden.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist des Weiteren eine Verwendung einer Brennstoffzelle, insbesondere alkalischen Brennstoffzelle oder PEM- Brennstoffzelle zum Erwärmen, insbesondere ferner zur Energie- /Stromversorgung einer CO2-Adsorptionsvorrichtung zum Trennen von CO2 aus einem zugeführten Luftstrom mittels eines Adsorptions-Desorptions-Vorgangs.
Die CO2-Adsorptionsvorrichtung ist zum Trennen von CO2 aus einem zugeführten Luftstrom mittels eines Adsorptions-Desorptions-Vorgangs, d.h. eines zyklisch durchführbaren bzw. durchgeführten Adsorptions-Desorptions- Vorgangs ausgebildet bzw. eingerichtet. Die grundsätzliche Funktionsweise der CO2-Adsorptionsvorrichtung bzw. des zyklisch durchführbaren bzw. durchgeführten Adsorptions-Desorptions-Vorgangs kann bspw. analog zu der eingangs erwähnten WO 2020/212146 A1 erfolgen. Die CO2- Adsorptionsvorrichtung ist bevorzugt stationär ausgebildet.
Der Begriff „Trennen“ umfasst im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Abtrennen, bspw. Abscheiden von CO2 (Kohlestoffdioxid) aus der Luft.
Der Begriff „Zuführen“ bzw. „zugeführt“ umfasst im Rahmen der vorliegenden Erfindung in erster Linie ein aktiv durch geführtes bzw. veranlasstes und damit technisch gesteuertes bzw. geregeltes Zuführen des Luftstroms mittels einer Gebläseeinheit bzw. Ventilatoreinheit. Der Begriff „Zuführen“ bzw. „zugeführt“ kann jedoch auch ein passiv durchgeführtes bzw. veranlasstes Zuführen des Luftstroms umfassen, ohne dabei den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Folglich kann der Luftstrom auf beliebige, bspw. auf natürliche Art und Weise zugeführt werden.
Die Brennstoffzelle ist bevorzugt eine alkalische Brennstoffzelle bzw. eine alkalische Membranbrennstoffzelle oder eine saure Brennstoffzelle bzw. PEM- Brennstoffzelle. Die Brennstoffzelle ist bevorzugt stationär ausgebildet. Demnach ist das gesamte C02 -Adsorptionssystem bevorzugt stationär ausgebildet.
Das erfindungsgemäße CO2 -Adsorptionssystem bietet den Vorteil, dass durch die intelligente fluidische und thermische Kopplung bzw.
Verbindung/Verschaltung einer CO2-Adsorptionsvorrichtung mit einer Brennstoffzelle die Zuluft für die Brennstoffzelle vom schädlichen CO2 befreit, d.h. „gereinigte Luft“ bereitgestellt werden kann, wodurch eine optimierte elektrochemische Energieumwandlung ermöglicht wird, und umgekehrt die Abwärme der Brennstoffzelle zum Betrieb der CO2-Adsorptionsvorrichtung (Desorption des CO2) genutzt werden kann. Hierdurch kann ein energieeffizientes ressourcensparendes CO2 -Adsorptionssystem bereitgestellt werden.
Die CO2-Adsorptionsvorrichtung und die Brennstoffzelle sind fluidisch und thermisch miteinander koppelbar oder gekoppelt.
Unter einer fluidischen Kopplung wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine fluidische Verbindung/Verschaltung verstanden, wobei das Fluid, insbesondere Luft, von der CO2-Adsorptionsvorrichtung auf die Brennstoffzelle zur elektrochemischen Energieumwandlung abgegeben bzw. geleitet wird. Demnach wird das Fluid bzw. die Lufl/der Luftsauerstoff in der Brennstoffzelle unter Abgabe von Energie „abreagiert“. Hierbei erfolgt die fluidische Kopplung mittels einer ersten Kopplungseinheit, welche insbesondere als Luftleitung ausgebildet ist.
Unter einer thermischen Kopplung wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine thermische Verbindung/Verschaltung verstanden, wobei Wärme, insbesondere mittels eines Temperiermediums, von der Brennstoffzelle auf die CO2-Adsorptionsvorrichtung zum Erwärmen der CO2-Adsorptionsvorrichtung abgegeben wird. Hierbei erfolgt die thermische Kopplung mittels einer zweiten, von der ersten verschiedenen Kopplungseinheit, welche insbesondere als Temperierleitung ausgebildet ist. Folglich kann bspw. das Temperiermedium in einem geschlossenen Kreislauf zwischen der Brennstoffzelle und der CO2- Adsorptionsvorrichtung zirkulieren, um die CO2-Adsorptionsvorrichtung bei Bedarf zu erwärmen. Das heißt, mit anderen Worten, dass die fluidische und die thermische Kopplung jeweils über separate Kopplungseinheiten realisiert sind, auch wenn bei der fluidischen Kopplung verständlicherweise physikalisch gesehen immer auch eine thermische Kopplung vorliegt, welche jedoch nicht zum Erwärmen der CO2- Adsorptionsvorrichtung dient.
Vorteilhafterweise weist die CO2-Adsorptionsvorrichtung zumindest eine erste Adsorptions-Desorptions-Kammer und zumindest eine zweite Adsorptions- Desorptions-Kammer auf, welche, insbesondere mittels einer Ventileinheit, jeweils wahlweise mittels der ersten Kopplungseinheit fluidisch oder mittels der zweiten Kopplungseinheit thermisch mit der Brennstoffzelle koppelbar oder gekoppelt sind. Hierbei weist das CO2 -Adsorptionssystem bevorzugt eine Steuereinheit aus, welche eingerichtet ist, die Ventileinheit zur fluidischen und thermischen Kopplung in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der CO2- Adsorptionsvorrichtung anzusteuern, insbesondere die Ventileinheit derart anzusteuern, dass
- in einem ersten Betriebszustand die zumindest eine erste Adsorptions- Desorptions-Kammer nur fluidisch und die zumindest eine zweite Adsorptions- Desorptions-Kammer nur thermisch, und
- in einem zweiten Betriebszustand die zumindest eine erste Adsorptions- Desorptions-Kammer nur thermisch und die zumindest eine zweite Adsorptions-Desorptions-Kammer nur fluidisch mit der Brennstoffzelle gekoppelt sind.
Folglich werden der CO2-reduzierte Luftstrom und die Abwärme in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der CO2-Adsorptionsvorrichtung zugeführt, wobei die CO2-Adsorptionsvorrichtung insbesondere zumindest eine erste Adsorptions- Desorptions-Kammer und zumindest eine zweite Adsorptions-Desorptions- Kammer aufweist, und
- in dem ersten Betriebszustand der CO2-reduzierte Luftstrom aus der zumindest einen ersten Adsorptions-Desorptions-Kammer der Brennstoffzelle und die Abwärme der zumindest einen zweiten Adsorptions-Desorptions- Kammer zugeführt werden, und
- in dem zweiten Betriebszustand der CO2-reduzierte Luftstrom aus der zumindest einen zweiten Adsorptions-Desorptions-Kammer der Brennstoffzelle und die Abwärme der zumindest einen ersten Adsorptions- Desorptions-Kammer zugeführt werden.
Somit kann die Ventileinheit zur fluidischen und thermischen Kopplung mittels der Steuereinheit in Abhängigkeit von dem Betriebszustand der CO2- Adsorptionsvorrichtung gesteuert werden, insbesondere derart, dass
- in dem ersten Betriebszustand die zumindest eine erste Adsorptions- Desorptions-Kammer nur fluidisch und die zumindest eine zweite Adsorptions- Desorptions-Kammer nur thermisch, und
- in dem zweiten Betriebszustand die zumindest eine erste Adsorptions- Desorptions-Kammer nur thermisch und die zumindest eine zweite Adsorptions-Desorptions-Kammer nur fluidisch mit der Brennstoffzelle gekoppelt werden.
Die Ventileinheit kann eine Vielzahl von, insbesondere ansteuerbaren Ventilen aufweisen. Die Ventile können in der Luftleitung und der Temperierleitung angeordnet sein, um die wahlweise Kopplung bereitzustellen.
Hierdurch können vorteilhafterweise mehrere Adsorptions-Desorptions-Kammern parallel während des Adsorptions-Desorptions-Vorgangs betrieben werden, da
- die Adsorptions-Desorptions-Kammer oder Gruppe von Adsorptions- Desorptions-Kammern, welche gerade den Adsorptionsvorgang durchläuft, fluidisch mit der Brennstoffzelle gekoppelt ist bzw. wird und diese somit mit dem Brennstoff „gereinigte Luft“ versorgt wird, während
- die andere Adsorptions-Desorptions-Kammer oder Gruppe von Adsorptions- Desorptions-Kammern, welche parallel den Desorptionsvorgang durchläuft, thermisch mit der Brennstoffzelle gekoppelt ist bzw. wird und von dieser erwärmt wird.
Vorteilhafterweise ist bezüglich der fluidischen Kopplung ein aus der CO2- Adsorptionsvorrichtung, insbesondere den Adsorptions-Desorptions-Kammern, austretender CO2-reduzierter Luftstrom der Brennstoffzelle zur elektrochemischen Energieumwandlung zuführbar. Bevorzugt ist hierbei für die Luftzuführung ein Auslasskanal zum Abführen des CO2-reduzierten Luftstroms aus der CO2-Adsorptionsvorrichtung, insbesondere den Adsorptions- Desorptions-Kammern fluidisch mittels der Luftleitung mit einer Luftzufuhrleitung der Brennstoffzelle verbindbar oder verbunden.
Das heißt, mit anderen Worten, dass der Auslasskanal der CO2- Adsorptionsvorrichtung bzw. die Auslasskanäle der Adsorptions-Desorptions- Kammern, welcher/welche zum Abführen des CO2-reduzierten Luftstroms dient, jeweils mittels einer Luftleitung fluidisch mit der Luftzufuhrleitung der Brennstoffzelle, welche zum Zuführen der Luft bzw. des Sauerstoffs dient, verbindbar oder verbunden ist. Hierbei kann in jeder Luftleitung der Adsorptions- Desorptions-Kammern ein, insbesondere ansteuerbares Ventil der Ventileinheit angeordnet sein.
Es ist ferner vorteilhaft, wenn bezüglich der thermischen Kopplung in der Brennstoffzelle entstehende Abwärme der CO2-Adsorptionsvorrichtung, insbesondere den Adsorptions-Desorptions-Kammern zum Erwärmen eines in dieser/diesen angeordneten Adsorptionsmittels zuführbar ist. Bevorzugt ist hierbei für die Abwärmezuführung ein Heizkreislauf der CO2- Adsorptionsvorrichtung, insbesondere der Adsorptions-Desorptions-Kammern mittels der Temperierleitung mit einem Kühlkreislauf der Brennstoffzelle thermisch verbindbar oder verbunden.
Das heißt, mit anderen Worten, dass der Heizkreislauf der CO2- Adsorptionsvorrichtung bzw. die Heizkreisläufe der Adsorptions-Desorptions- Kammern, welcher/welche zum Erwärme des Adsorptionsmittels während des Desorptionsvorgangs dient, mittels jeweils einer Temperierleitung thermisch, ggf. ferner fluidisch mit dem Kühlkreislauf der Brennstoffzelle, welcher zum Abführen der Abwärme dient, verbindbar oder verbunden ist. Hierbei kann in jeder Temperierleitung der Adsorptions-Desorptions-Kammern ein, insbesondere ansteuerbares Ventil der Ventileinheit angeordnet sein. Verständlicherweise können Bypassventile verwendet werden, um die thermische Kopplung zwischen den Adsorptions-Desorptions-Kammern zu wechseln oder um den Kühlkreislauf der Brennstoffzelle temporär von diesen zu entkoppeln.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn von der Brennstoffzelle erzeugter Strom mittels einer Stromübertragungseinheit, insbesondere einer Stromleitung der CO2-Adsorptionsvorrichtung zuführbar ist, insbesondere zum Betreiben zumindest einer der folgenden Einheiten der CO2-Adsorptionsvorrichtung: Gebläseeinheit, Ventileinheit, Pumpeinheit, Wasserdampfgenerator, elektrische Heizeinheit, Steuereinheit, Sensoreinheit. Hierdurch kann ein energie- bzw. stromautarkes CO2 -Adsorptionssystem bereitgestellt werden.
Das heißt, mit anderen Worten, dass die CO2-Adsorptionsvorrichtung den erforderlichen Strom für einzelne Einheiten oder auch für alle Einheiten von der Brennstoffzelle über eine Stromübertragungseinheit, insbesondere Stromleitung erhalten. Die Einheiten, welche mittels Strom betrieben werden, können hierbei bspw. sein:
- Gebläseeinheit zum Zuführen des Luftstroms;
- Ventileinheit zum fluidischen und thermischen Koppeln;
- Pumpeinheit zum Bereitstellen eines Überdrucks und/oder Unterdrucks für den Desorptionsvorgang;
- Wasserdampfgenerator zum Bereitstellen von Wasserdampf für den Desorptionsvorgang;
- elektrische Heizeinheit zur zusätzlichen Erwärmung des Adsorptionsmittels für den Adsorptions-Desorptions-Vorgang;
- Steuereinheit zur Steuerung und/oder Regelung des Adsorptions-Desorptions- Vorgangs;
- Sensoreinheit für den Adsorptions-Desorptions-Vorgang.
Die Gebläseeinheit kann eine Vielzahl von Ventilatoren aufweisen.
Die Ventileinheit kann weitere ansteuerbare Ventile aufweisen, um die Adsorptions-Desorptions-Kammer für den Desorptionsvorgang zu schließen. Die Ventileinheit kann hierbei ein Einlassventil aufweisen, welches in einem Einlasskanal für den angesaugten Luftstrom angeordnet und ausgebildet ist, den Einlasskanal zu schließen und die Adsorptions-Desorptions-Kammer stromaufwärts zu isolieren. Die Ventileinheit kann ferner ein Auslassventil aufweisen, welches in einem Auslasskanal für den CO2-reduzierten Luftstrom angeordnet und ausgebildet ist, den Auslasskanal zu schließen und die Adsorptions-Desorptions-Kammer stromabwärts zu isolieren. Die Ventileinheit kann außerdem ein CO2-Ventil aufweisen, welches in einem CO2-Auslasskanal angeordnet und ausgebildet ist, den CO2-Auslasskanal zu öffnen, um das adsorbierte, d.h. gebundene/gefilterte und wieder desorbierte, d.h. freigesetzte CO2 aus der Adsorptions-Desorptions-Kammer gezielt auszubringen. Die Steuereinheit kann ausgebildet sein, mittels Funkübertragung wie W-LAN, Bluetooth, Near-Field Communication etc. mit anderen Steuereinheiten und/oder einer zentralen Steuereinheit des CO2 -Adsorptionssystems oder eines übergeordneten Systems verbunden zu werden.
Vorteilhafterweise ist außerdem ein Wasserstofftank vorgesehen, welcher fluidisch mit einer Wasserstoffzufuhrleitung der Brennstoffzelle verbindbar oder verbunden ist, um für die Brennstoffzelle den Wasserstoff bereitzustellen. Hierdurch kann ein gänzlich autarkes CO2 -Adsorptionssystem bereitgestellt werden, dem lediglich die zu reinigende Luft zugeführt werden muss.
Des Weiteren kann eine CO2-Druckspeichereinheit vorgesehen sein, um das während des Desorptionsvorgangs abgegebene CO2 zu sammeln und zu speichern.
Zeichnungen
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen CO2-
Adsorptionssystems in einem ersten Betriebszustand; und
Fig. 2 das erfindungsgemäße CO2 -Adsorptionssystem aus Fig. 1 in einem zweiten Betriebszustand.
In Fig. 1 und Fig. 2 ist ein erfindungsgemäßes CO2 -Adsorptionssystem dargestellt, welches in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 versehen ist.
Hierbei ist das CO2 -Adsorptionssystem 10 in Fig. 1 in einem ersten Betriebszustand und in Fig. 2 in einem zweiten Betriebszustand gezeigt, welche im nachfolgenden näher erläutert werden, wobei aus Darstellungsgründen jeweils nur die „aktiven“ Leitungen bzw. Ströme gezeigt sind.
Das CO2 -Adsorptionssystem 10 weist eine CO2-Adsorptionsvorrichtung 12 zum Trennen von CO2 aus einem zugeführten Luftstrom 14 mittels eines Adsorptions- Desorptions-Vorgangs. Hierbei weist die CO2-Adsorptionsvorrichtung 12 eine erste Adsorptions-Desorptions-Kammer 16 und eine zweite Adsorptions- Desorptions-Kammer 18 auf, in denen jeweils ein Adsorptionsmittel 20 angeordnet ist.
Das CO2-Adsorptionssystem 10 weist ferner eine Brennstoffzelle 22 zur elektrochemischen Energieumwandlung auf. Die Brennstoffzelle 22 ist hierbei als alkalische Membranbrennstoffzelle 22 ausgebildet.
Erfindungsgemäß sind die CO2-Adsorptionsvorrichtung 12 bzw. die Adsorptions- Desorptions-Kammer 16, 18 und die alkalische Membranbrennstoffzelle 22 zum einen zur elektrochemischen Energieumwandlung jeweils mittels einer (nicht gezeigten) ersten Kopplungseinheit, welche als Luftleitung ausgebildet ist, fluidisch miteinander koppelbar oder gekoppelt. Hierbei ist ein aus der CO2- Adsorptionsvorrichtung 12 bzw. den Adsorptions-Desorptions-Kammern 16, 18 austretender CO2-reduzierter Luftstrom 24 der alkalischen Membranbrennstoffzelle 22 zur elektrochemischen Energieumwandlung zuführbar, wobei ein Auslasskanal 26 zum Abführen des CO2-reduzierten Luftstroms 24 aus der CO2-Adsorptionsvorrichtung 12 bzw. den Adsorptions- Desorptions-Kammern 16, 18 fluidisch mittels der Luftleitung mit einer Luftzufuhrleitung 28 der alkalischen Membranbrennstoffzelle 22 verbindbar oder verbunden ist.
Zum anderen sind die CO2-Adsorptionsvorrichtung 12 bzw. die Adsorptions- Desorptions-Kammer 16, 18 und die alkalische Membranbrennstoffzelle 22 erfindungsgemäß zusätzlich zum Erwärmen der CO2-Adsorptionsvorrichtung 12 bzw. der Adsorptions-Desorptions-Kammern 16, 18 mittels einer (nicht gezeigten) zweiten Kopplungseinheit, welche als Temperierleitung ausgebildet ist, thermisch miteinander koppelbar oder gekoppelt. Hierbei ist die in der alkalischen Membranbrennstoffzelle 22 entstehende Abwärme 30 der CO2- Adsorptionsvorrichtung 12 bzw. der Adsorptions-Desorptions-Kammern 16, 18 zum Erwärmen des Adsorptionsmittels 20 zuführbar, wobei für die Abwärmezuführung ein (nicht gezeigter) Heizkreislauf der CO2- Adsorptionsvorrichtung 12 bzw. der Adsorptions-Desorptions-Kammern 16, 18 mittels der Temperierleitung mit einem (nicht gezeigten) Kühlkreislauf der alkalischen Membranbrennstoffzelle 22 thermisch verbindbar oder verbunden ist. Das C02 -Adsorptionssystem 10 weist außerdem eine (nicht gezeigte) Ventileinheit auf, mittels derer die Adsorptions-Desorptions-Kammern 16, 18 jeweils wahlweise fluidisch oder thermisch mit der alkalischen Membranbrennstoffzelle 22 koppelbar oder gekoppelt sind. Hierbei weist das CO2 -Adsorptionssystem 10 auch eine (nicht gezeigte) Steuereinheit auf, welche eingerichtet ist, die Ventileinheit zur fluidischen und thermischen Kopplung in Abhängigkeit von dem Betriebszustand der CO2-Adsorptionsvorrichtung 12 derart anzusteuern, dass
- gemäß Fig. 1 im ersten Betriebszustand die erste Adsorptions-Desorptions- Kammer 16 nur fluidisch und die zweite Adsorptions-Desorptions-Kammer 18 nur thermisch, und
- gemäß Fig. 2 im zweiten Betriebszustand die erste Adsorptions-Desorptions- Kammer 16 nur thermisch und die zweite Adsorptions-Desorptions-Kammer 18 nur fluidisch mit der alkalischen Membranbrennstoffzelle 22 gekoppelt bzw. verbunden sind.
Zum energieautarken Betrieb des CO2 -Adsorptionssystems 10 kann zum einen der von der alkalischen Membranbrennstoffzelle 22 erzeugte Strom 32 mittels einer (nicht gezeigten) Stromübertragungseinheit, welche als Stromkabel ausgebildet ist, zumindest teilweise der CO2-Adsorptionsvorrichtung 12 zugeführt werden. Hierdurch können (nicht gezeigte) Einheiten der CO2- Adsorptionsvorrichtung 12 wie bspw. eine Gebläseeinheit, eine Ventileinheit, eine Pumpeinheit, ein Wasserdampfgenerator, eine elektrische Heizeinheit, die Steuereinheit oder eine Sensoreinheit betrieben werden.
Zum anderen weist das CO2 -Adsorptionssystems 10 ferner einen (nicht gezeigten) Wasserstofftank auf, welcher fluidisch mit einer Wasserstoffzufuhrleitung 34 der alkalischen Membranbrennstoffzelle 22 verbindbar oder verbunden ist, um den Wasserstoff 36 und damit ein gänzlich autarkes CO2 -Adsorptionssystem 10 bereitzustellen, dem lediglich die zu reinigende Luft 14 zugeführt werden muss.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.

Claims

Ansprüche
1. CO2-Adsorptionssystem (10) mit
- einer CO2-Adsorptionsvorrichtung (12) zum Trennen von CO2 aus einem zugeführten Luftstrom (14) mittels eines Adsorptions-Desorptions- Vorgangs und
- einer Brennstoffzelle (22), insbesondere alkalischen Brennstoffzelle (22) oder PEM-Brennstoffzelle zur elektrochemischen Energieumwandlung, wobei die CO2-Adsorptionsvorrichtung (12) und die Brennstoffzelle (22)
- zur elektrochemischen Energieumwandlung mittels einer ersten Kopplungseinheit, insbesondere einer Luftleitung, fluidisch und
- zum Erwärmen der CO2-Adsorptionsvorrichtung (12) mittels einer zweiten Kopplungseinheit, insbesondere einer Temperierleitung, thermisch miteinander koppelbar oder gekoppelt sind.
2. CO2-Adsorptionssystem (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die CO2-Adsorptionsvorrichtung (12) zumindest eine erste Adsorptions-Desorptions-Kammer (16) und zumindest eine zweite Adsorptions-Desorptions-Kammer (18) aufweist, welche, insbesondere mittels einer Ventileinheit jeweils wahlweise mittels der ersten Kopplungseinheit fluidisch oder mittels der zweiten Kopplungseinheit thermisch mit der Brennstoffzelle (22) koppelbar oder gekoppelt sind.
3. CO2-Adsorptionssystem (10) nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit, welche eingerichtet ist, die Ventileinheit zur fluidischen und thermischen Kopplung in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der CO2- Adsorptionsvorrichtung (12) anzusteuern, insbesondere die Ventileinheit derart anzusteuern, dass
- in einem ersten Betriebszustand die zumindest eine erste Adsorptions- Desorptions-Kammer (16) nur fluidisch und die zumindest eine zweite Adsorptions-Desorptions-Kammer (18) nur thermisch, und
- in einem zweiten Betriebszustand die zumindest eine erste Adsorptions- Desorptions-Kammer (16) nur thermisch und die zumindest eine zweite Adsorptions-Desorptions-Kammer (18) nur fluidisch mit der Brennstoffzelle (22) gekoppelt sind.
4. CO2-Adsorptionssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bezüglich der fluidischen Kopplung ein aus der CO2-Adsorptionsvorrichtung (12), insbesondere den Adsorptions- Desorptions-Kammern (16,18), austretender CO2-reduzierter Luftstrom (14) der Brennstoffzelle (22) zur elektrochemischen Energieumwandlung zuführbar ist.
5. CO2-Adsorptionssystem (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die Luftzuführung ein Auslasskanal (26) zum Abführen des CO2- reduzierten Luftstroms (24) aus der CO2-Adsorptionsvorrichtung (12), insbesondere den Adsorptions-Desorptions-Kammern (16, 18) fluidisch mittels der Luftleitung mit einer Luftzufuhrleitung (28) der Brennstoffzelle (22) verbindbar oder verbunden ist.
6. CO2-Adsorptionssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bezüglich der thermischen Kopplung in der Brennstoffzelle (22) entstehende Abwärme (30) der CO2- Adsorptionsvorrichtung (12), insbesondere den Adsorptions-Desorptions- Kammern (16, 18) zum Erwärmen eines in dieser/diesen angeordneten Adsorptionsmittels (20) zuführbar ist.
7. CO2-Adsorptionssystem (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass für die Abwärmezuführung ein Heizkreislauf der CO2- Adsorptionsvorrichtung (12), insbesondere der Adsorptions-Desorptions- Kammern (16, 18) mittels der Temperierleitung mit einem Kühlkreislauf der Brennstoffzelle (22) thermisch verbindbar oder verbunden ist.
8. CO2-Adsorptionssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der Brennstoffzelle (22) erzeugter Strom (32) mittels einer Stromübertragungseinheit der CO2- Adsorptionsvorrichtung (12) zuführbar ist, insbesondere zum Betreiben zumindest einer der folgenden Einheiten der CO2-Adsorptionsvorrichtung (12): Gebläseeinheit, Ventileinheit, Pumpeinheit, Wasserdampfgenerator, elektrische Heizeinheit, Steuereinheit, Sensoreinheit.
9. CO2-Adsorptionssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Wasserstofftank, welcher fluidisch mit einer Wasserstoffzufuhrleitung (34) der Brennstoffzelle (22) verbindbar oder verbunden ist, um für die Brennstoffzelle (22) Wasserstoff (36) bereitzustellen.
10. Verfahren zum Betreiben eines CO2 -Adsorptionssystems (10), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit
- einer CO2-Adsorptionsvorrichtung (12) zum Trennen von CO2 aus einem zugeführten Luftstrom (14) mittels eines Adsorptions-Desorptions- Vorgangs und
- einer Brennstoffzelle (22), insbesondere alkalischen Brennstoffzelle (22) oder PEM-Brennstoffzelle zur elektrochemischen Energieumwandlung, wobei die CO2-Adsorptionsvorrichtung (12) und die Brennstoffzelle (22)
- zur elektrochemischen Energieumwandlung mittels einer ersten Kopplungseinheit, insbesondere einer Luftleitung, fluidisch und
- zum Erwärmen der CO2-Adsorptionsvorrichtung (12) mittels einer zweiten Kopplungseinheit, insbesondere einer Temperierleitung, thermisch miteinander gekoppelt werden.
11 . Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ventileinheit zur fluidischen und thermischen Kopplung mittels einer Steuereinheit in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der CO2- Adsorptionsvorrichtung (12) gesteuert wird, insbesondere die CO2- Adsorptionsvorrichtung (12) zumindest eine erste Adsorptions-Desorptions- Kammer (16) und zumindest eine zweite Adsorptions-Desorptions-Kammer (18) aufweist, wobei die Ventileinheit derart angesteuert wird, dass
- in einem ersten Betriebszustand die zumindest eine erste Adsorptions- Desorptions-Kammer (16) nur fluidisch und die zumindest eine zweite Adsorptions-Desorptions-Kammer (18) nur thermisch, und
- in einem zweiten Betriebszustand die zumindest eine erste Adsorptions- Desorptions-Kammer (16) nur thermisch und die zumindest eine zweite Adsorptions-Desorptions-Kammer (18) nur fluidisch mit der Brennstoffzelle (22) gekoppelt werden.
12. Verfahren zum Trennen von CO2 aus einem zugeführten Luftstrom (14), wobei ein CO2-reduzierter Luftstrom (24) aus einer CO2- Adsorptionsvorrichtung (12) einer Brennstoffzelle (22), insbesondere alkalischen Brennstoffzelle (22) oder PEM-Brennstoffzelle zur elektrochemischen Energieumwandlung und in der Brennstoffzelle (22) entstehende Abwärme (30) der CO2-Adsorptionsvorrichtung (12) zum Erwärmen eines in dieser angeordneten Adsorptionsmittels (20) zugeführt werden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der CO2- reduzierte Luftstrom (24) und die Abwärme (30) in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der CO2-Adsorptionsvorrichtung (12) zugeführt werden, wobei insbesondere die CO2-Adsorptionsvorrichtung (12) zumindest eine erste Adsorptions-Desorptions-Kammer (16) und zumindest eine zweite Adsorptions-Desorptions-Kammer (18) aufweist, und
- in einem ersten Betriebszustand der CO2-reduzierte Luftstrom (24) aus der zumindest einen ersten Adsorptions-Desorptions-Kammer (16) der Brennstoffzelle (22) und die Abwärme der zumindest einen zweiten Adsorptions-Desorptions-Kammer (18) zugeführt werden, und
- in einem zweiten Betriebszustand der CO2-reduzierte Luftstrom (24) aus der zumindest einen zweiten Adsorptions-Desorptions-Kammer (18) der Brennstoffzelle (22) und die Abwärme der zumindest einen ersten Adsorptions-Desorptions-Kammer (16) zugeführt werden.
14. Verwendung einer Brennstoffzelle (22), insbesondere alkalischen Brennstoffzelle (22) oder PEM-Brennstoffzelle zum Erwärmen, insbesondere ferner zur Energieversorgung einer CO2-Adsorptionsvorrichtung (12) zum Trennen von CO2 aus einem zugeführten Luftstrom (14) mittels eines Adsorptions-Desorptions-Vorgangs.
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